Brevet FR2444515A1 — publié le 19800718

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'un tube à ailettes notamment destiné à la construction de tubes échangeurs de calories. On sait que, pour augmenter la surface de transmission de chaleur entre un fluide circulant ou stagnant à l'intérieur de ce tube et un fluide circulant ou stagnant à l'extérieur de de celui-ci, on munit la face extérieure de ce tube d'ailettes constituées par des lames généralement métalliques comme le tube lui-même, généralement orientées perpendiculairement à cette face. A cet effet, dans 1'ensemble dssprocédesactuellement connus, on enfile un tube formé, de section par exemple circulaire ou OVOl- de, dans les trous poinçonnés et soyés de plaques métalliques placées les unes derrière les autres, destinées à former les ailettes puis on solidarise les ailettes avec la face extérieure du tube par divers moyens. Selon un premier procédé, le maintien des ailettes est réalisé par expansion du tube, soit mécanique, soit hydraulique, après leur mise en place sur ce tube. Selon un autre procédé connu, les ailettes sont solidarisées avec la face extérieure du tube par un traitement de surface utilisant la galvanisation ou différents types de peinture garantissant une bonne conductibilité thermique entre le tube et les ailettes. Selon un troisième procédé, également connu, on soude les ailettes sur les parois du tube. On comprend que ces procédés connus soient longs et coûteux de mise en oeuvre, puisqu'ils ne peuvent s t appliquer en continu. En effet, ils impliquent tous d'enfiler le tube dans des trous percés à sa dimension dans les ailettes, ce qui ne peut en pratique s'appliquer qu'à des longueurs limitées de tube ; les ailettes sont contenues dans des chargeurs dont la capacité est varia ble en fonction de la longueur du tube à équiper. De plus, s'il est possible de tronçonner les tubes au fur et à mesure des besoins, à des longueurs déterminées, il est par contre nécessaire de constituer d'importants stocks d'ailettes. En effet, afin de réduire les manipulations lorsque l'on confectionne un convecteur comportant plusieurs tubes parallèles, on réalise les ailettes sous forme de plaques percées d'autant de trous qu'il y a de tubes, les ailettes étant communes à l'ensemble des tubes. Néanmoins, les manutentions de tubes et d'ailettes restent nombreuses, et ces procédés connus sont peu rationnels. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication de tubes à ailettes permet la réalisation simultanée et continue des composants et du produi fini , c'est-à-dire du tube et des ailettes solidaires. Le procédé selon l'invention, consistant à rapporter et f xer, sur une face d'un feuillard qui constituera ultérieurement u tube, des ailettes de préférence obtenues en continu par pliage judicieux d'un feuillard, permet de fabriquer une longueur quelco; que de tube à ailettes puisqu'il n'impose pas, comme les procédés connus , de faire traverser une succession d'ailettes par un tube déjà formé. Ce procédé supprime par conséquent totalement les stocks tubes, puisqu'il permet de fabriquer en continu une grande longue de tube à ailettes que l'on tronçonne ensuite, éventuellement en continu, pour obtenir les longueurs voulues ; il supprime égaleme totalement les stocks d'ailettes, en particulier dans le cas d'un mode de mise en oeuvre préféré où l'on fabrique en continu, à par d'un même feuillard, une ou plusieurs bandes de tôle formées en a lettes que l'on soude, toujours en continu, sur le feuillard dest à former le tube. Par conséquent, le procédé selon l'invention permet de su primer totalement les stocks de produits intermédiaires, et il pe met de réduire considérablement les manutentions. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que - on fixe des ailettes sur une face d'un feuillard, - on cintre le feuillard, après la dite fixation, pour le mettre sous la forme d'un tube, - on ferme le tube de façon étanche. Selon une autre caractéristique importante du procédé sel l'invention, - on forme les ailettes par ondulation d'un deuxième feui lard, - on fait défiler parallèlement, en continu, le premier feuillard qui constituera le tube et le deuxième feuillard ainsi ondulé, et on les solidarise mutuellement, localement, avant de f mer le tube et de le fermer de façon étanche. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la de cription ci-dessous, relative à un modede mise en oeuvre non limi tatif du procédé, ainsi qu'aux dessins annexes qui font partie in grante de cette description. La figure l illustre schématiquement, en élévation latérales l'ensemble des différentes phases de fabrication d'un tube à ailettes selon l'invention. La figure 2 montre une vue de dessus du poste de découpage longitudinal du feuillard destin à constituer les ailettes. La figure 3 montre, en coupe par un plan parallèle au plan de la figure 1, le dispositif de formage des ailettes sur ce feuillard. La figure 4 montre une vue latérale du dispositif de soudure des ailettes sur le feuillard destiné à former le tube. La figure 5 montre une vue du produit semi-fini issu de ce dispositif de soudure, en coupe par un plan transversal tel que le plan V-V de la figure 1. La figure 6 montre une vue du dispositif de formage du tube, par un plan tel que la plan VI-VI de la figure 1. La figure 7 montre une vue du produit semi-fini à la sortie de ce dispositif de formage, en coupe par un plan transversal tel que le plan Vil-Vil de la figure 1. Comme le montre la figure ? v la matière première à laquelle s applique le procédé selon l'invention ne consiste pas en ur tube et en des ailettes propres à être enfilées sur ce tube comme dans les procédés connus, mais n deux feuillards, respectivement 1 et 2, qui peuvent être par exemple déroulés en continu, respectivement en 3 et 4, par tout moyen connu en soi et non représenté ici ; le feuillard 1 est destiné à former le tube et le feuillard 2 à former les ailettes garnissant la face extérieure de celui-ci. L'exemple illustré correspond au cas où l'on désire que l'é- lement tubulaire de ltéchangeur présente une forme aplatie, avec deux faces extérieures planes et parallèles, dont chacune porte des ailettes (figure 7). Dans ce cas, le feuillard 2 présente de préférence une largeur inférieure à celle u feuillard 1 mais proche de celle-ci, et une première phase du procédé consiste, après un décambrage par passage entre des rouleaux Ó à le couper en continu dans le sens de la longueur, sensiblement à mi-largeur, par passage dans un dispositif de coupe 5 (figures 1 et 2). A sa sortie du dispositif de coupe 5, le feuillard 2 se présente sous la forme de deux rubans, respectivement 2a et ob, dont chacun présente une largeur inférieure à la moitié de la largeur du feuillard 1 et est destiné à former les ailettes garnissant respectivement l'une ou l'autre face extérieure aplatie du produit terminé. De préférence, les deux rubans 2a et 2b sont amenés conjointement, par un dispositif avanceur 7 de type connu, à un poste 8 de formation des ailettes (figures 1 et 3), où l'on ondule simulta nément ces deux rubans 2a et 2b au fur et à mesure de leur défilement conjoint. A leur sortie du poste 8, les deux rubans 2a et 2b présentent des plis répétitifs à angle droit, définissant des ondulations orientées transversalement par rapport à la direction générale de ces rubans ; naturellement, d'autres formes d'ondulations pourraient également convenir sans que l'on sorte cour autant du cadre de l'in vention Dans l'exemple illustré:: e poste R est matérialisé par deux poinçons complémentaires 10 et 11 placée en regard rospoctivement de l'une et l'antre faces des rubans juxtaposés 2b et animés d'un mouvement de vo et vient alternativement dans le sens d'un rapprochement relatif et daes le sens d'un éloignement relatif, mais on pourrait neturellement en@isager tout autre moyen d'ondula tions des rubans 2a et 2b, et @@temment une matrice rotative. Avantagensement, simultanément aux ondulations, on aménage dans les rubans na et 2b aa r eau @@ peste 8, des bossages permet eur soudure ultérieure à l'ét@@ eadulé sur l'une des faces inférieure, du feuillard Cette soudure s'effectue au niveau du poste suivant 12 (@@ gures 1 et 4), Où l'on amène simultanément, à la même vitesse, le feuillard 1 mû par un dispositif avanceur 1@ analogue au dispositif @ et les deux rubans ondulés 2a et 2b dont on place chacun contre une hande longitudinale de la face @ @@@ feuillard 1, pour les faire défiler suivent une même direction cofn@@dant avec leur direction longitudinale respective et les solidariser ainsi par exemple par soudure électrique par points. On a prévu à cet effet au poste 2 une électrode fixe 14 en contact permanent avec la deuxième face 15 du feuillard 1 défi Riant contre elle et -ne électrode mobile 5 placée en regard de @é@ect@@de fixe 14 au-dclà de @@ensemble formé par le feuillard @@@@@@@@@eu@ @@@@@ la et @@@@@@@@@ électr@de 16 présentant un pro @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ eng@gement entre les undulations des ru- ans 2a et 2b, an piveau de la face des rubans 2a et 2b opposée à leur face en contact partiel avec la face 9 du profilé 1, pour appliquer au niveau du fond des ondulations des rubans 2a et 2b une pression les appliquant fermement, dans ces zones, contre la face 9 du feuillard 1 de façon à autoriser la soudure dans ces zones. Afin d'autoriser le défilement conjoint des rubans 2a et 9b et du feuillard 1, la tête de soudure 16 est mobile et animée d'un mouvement de va et vient alternativement dans le sens d'un éloignement et dans le sens d'un rapprochement par rapport à l'électrode 14,de façon à assurer alternativement s a pénétration dans des ondulations des rubans 2a et 2b,puis son dégagement de ces ondulations pour autoriser l'avancement des rubans, puis une pénétration entre les ondulations immédiatement voisines, etc.... (figure 4). Naturellement, on pourrait prévoir d'autres modes de soudure, et plus généralement d'autres modes de fi:wation; des rubans 2a et 2b sur le feuillard 1. Naturellement, ces moyens seront adaptés à la forme, a la disposition et aux dimensions des ailettes, qui peuvent être quelconques de même que le mode de fabrication de ces ailettes. En outre, on peut prévoir au niveau du poste 12 tout moyen connu en soi propre à contrôler le positionnement des rubans 2a et 2b, ou plus généralement des ailettes quelle que soit leur mode de réalisation, sur la face 9 du feuillard 1 ; on peut notamment prévoir à cet effet un dispositif recentreur. Afin de permettre la formation ultérieure d'un tube à partir du feuillard 1 ainsi rendu solidaire des bandes d'ailettes 2a et 2b dans l'exemple illustré, les rubans 2a et 2b ne sont soudés sur la face 9 de ce fe uillard 1 que selon des bandes longitudinales d'une largeur inférieure à la demi-largeur de ce feuillard 1, en laissant subsister d'une part entre les deux rubans 2a et 2b et d'autre part entre chacun de ces rubans et le bord du feuillard 1 le plus proche, sur toute la longueur des rubans 2a et 2b et du feuillard 1, une zone où il n'y a pas solidarisation. Dans l'exemple illustré, où le feuillard 2 a été choisi tel qu'il présente une largeur inférieure à celle du feuillard 1, les trois zones ainsi définies où la face 9 du feuillard 1 n1 est pas solidarisée avec l'un des rubans 2a et 2b correspondent en fait à des zones où ni le ruban 2a, ni le ruban 2b ne couvre la face 9 du feuillard 1. Ceci apparaît à la figure 5 qui montre le produit à sa sort: du poste de soudure 12, et où l'on voit que sur la face 9 du profil l subsistent trois zones longitudinales non couvertes par les ruban 2a et 2b, c'est-à-dire trois zones longitudinales démunies d'ailet. tes, à raison de deux zones latérales, respectivement 9a et gb, si tuées respectivement entre le ruban 2a ou le ruban 2b et le bord l gitudinal correspondant du feuillard 1, et d'une zone centrale 9c entre les deux rubans 2a et 2b. Au poste suivant 17 (figures 1 et ô), le feuillard 1 est appelé à subir dans ses zones correspondant aux zones oa, 9b et 9c un cintrage qui va l'amener progressivement, à la sortie de ce pos te 17, à la forme d'un tube muni extérieurement d ' ailettes dé finies respectivement par les deux rubans ondules 2a et 2b (figure 7). Les différentes phases de ce pliage peuvent être réalisées simultanément ou successivement, comme c'est le cas dans l t exemple illustre, où le feuillard 1 est d'abord plié au moins dans l'une d ses zones latérales correspondant aux zones 9a et 9b. Ainsi, dans ltexemple illustré, l'ensemble solidaire formé par le feuillard 1 et par les deux rubans ondulés 2a et 2b passe en premier lieu, au niveau du poste 17, dans un jeu de galets de formage 1 R agissant sur le feuillard 1 à proximité immédiate de se bords longitudinaux, pour donner à ses zones correspondant aux zon 9a et 9b de sa face 9 la forme d'un rebord, respectivement 19a et 19b, parallèle au plan général de ce feuillard et formant saillie par rapport à la face 15 de celui-ci. Ensuite, l'ensemble formé par le feuillard 1 ainsi déformé et par les rubans d'ailettes 2a et 2b s'entre dans un dispositif 20 de tout type connu apte à creuser la face l; du feuillar d 1 suivant une zone longitudinale centrale correspondant à la zone 9c de sa face 9, et donner une forme convexe à cette zone 9c, jusqu'à ce que la face 15 se ferme sur elle-même par mise en contact des rebords 19a et 19b. Ainsi, à sa sortie du poste 17 l'ensemble solidaire forme par le feuillard 1 et les deux rubans 2a et 2b présente la forme illustrée à la figure 7, où le feuillard 1 présente la forme d'un tube présentant extérieurement deux faces plates parallèles, dont chacune porte l'un des rubans d'ailettes respectivement 2a ou 2b, reliés par deux faces courbes correspondant respectivement à la zo 9c et à l'ensemble des deux zones 9a et 9b jointives au niveau des rebords 19 a et 19b accolé s. Une soudure étanche des rebords 19a et 19b est ensuite assurée au niveau d'un poste 21, par exemple au moyen de deux têtes équipées de molettes en contact respectivement avec les zones 9a et 9b du profilé 1 pour appliquer l'un contre l'autre et souder les deux rebords 19a et 19b. Naturellement, d'autres modes de solidarisation étanche des rebords 19a et 19b pourraient être envisagés ; de façon générale, on pourrait choisir des modes de formage du feuillard 1 en tube différents de celui qu i a été décrit, et l'on choisirait alors le mode de fermeture étanche du tube le plus approprié. Le tube 4 ailettes 22 ainsi obtenu en continu, sur une longueur seulement limitée par celle des feuillards 1 et 2, peut ensuite être trouçonné en éléments de longueur prédéterminée quelcendue ceci en continu sur la ligne de fabrication, au niveau d'un poste 23. Pour faciliter la coups, on peut avantageusoment pré@@@@ dans les hander 2a et 2b, généralement préalablement à leur solida @isation avec le feuillard 1 au niveau du poste 12, des @@ues trans @ersale@, @égeliàvement péparties dans le sens de la @engueur des @@@@@ @@@@@@@@@@@ desquelles on afflaiblit par tunt @@yen connu la @eristauce mécanique de ces rubans afin de définir un @ré-@ectionne @@@@ de @@@ derniers là où l'on peut être amen@ à e@@gen le tube. Les @@trémétés de cha@@@ t@@nçon 24 de tu@e finsi @btenu @e@@ent em@@ite être farmecs de focon étanche par apiatissement, pais sou@@@e, ou fixation d'un bouchon. Four la fabrication de convccteurs multi-tubulaises, on peu juxtaposer le nombre voulu de tubes à ailettes, que l'on maintient @@@@@@@@ ie @@@torte dans lesquels sont engagées leurs extrémités. @@ est @@en évident que le procéde de fabrie@@@@@@@@@@@@@@@@@@ à @@@@@@@ zelon l'invention n'est pas limité @@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @ise en cerrce @@@rit et que, @@tement, la forme des @@@@ttes, leur @@mbre et leur disposition, ainsi que la forme du tube obtenu @@ sent pas limités au seul exemple décrit. Par exemple @@ pourr@ fabriques selon ce precédé des tubes de section carmée be@@gonale, @@@@@@@ @@ésentant das ailettes sur un nombre quel@@@ @@ leurs @@@@ De @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ eri grande et quelconque que l'on peut en@uite tronçonner à volent en fonction des besoins. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un tube à ailettes notamment de tine à la construction dtéchangeurs de calories constitué d'un tubs étanche pour la circulation ou la stagnation d'un fluide et d'ailet tes dléchanae avec un autre fluide, caractérisé en ce que - on fixe des ailettes sur une face d'un feuillard, - on cintre le feuillard après la dite fixation, pour le mettre sous la forme d'un tube, - on ferme le tube de fan étanche. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on forme les ailettes par ondulation d 'un deuxième feui lard, - on fait défiler parallèlement, en continu, le premier feu. lard destiné à constituer le tube et le deuxième feuillard ainsi ondulé, - on solidarise localement les deux feuillards, - on forme le tube et on le ferme de façon étanche. 33 Procédé selon l' une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que l'on fisse des ailettes le long d'au noins deux bandes parallèles deune face du feuillard destiné à constituer le tube et en ce que l'on cintre le feuillard entre les bandes. 4) ) Procédé selon la res-endication 3, caractérisé en ce que on forme les ailettes correspondant aux dites bandes à partir d'un feuillard unique, que l'on coupe dans le sens de la longueur en une pluralité de rubans que llon ondule, - on fait défiler parallèlement, en continu, d'une part le premier feuillard destiné à constituer le tube et d'autre part les rubans ainsi ondulés, côte à côte, - on solidarise localement les rubans et le premier feuillard, - on forme le tube et on le ferme de façon étanche. io Procédé selon l'une quelconque des revendications précé dentes caractérisé en ce que on on cintre le feuillard destine, à constituer le tube notamm dans une zone située à proximIté d'au moins l'un de ses bords pour constituer un rebord parallèle à sa deuxième face ert formant saillie par rapport à celle-ci, et lton amène ce rebord en contact avec une auti zone de la deuxième face pour mettre le feuillard sous la forme d'un tube, - on ferme le tube de façon étanche dans a dite zone de contact. 6) Procédé selon ltune quelconque des revendications préce- dentes, caractérise en ce quton le met en oeuvre en contigu sur une grande longueur de feuillard pour former un tube à ailettes de grande longueur que l'on tronçonne ensuite à longueur prédéterminee quelconque, et en ce que l'on ferme de façon étanche les extrémités de chaque tronçon. 7) Procédé selon la revendication 6 et selon l'une quelconque des revendications 2 et 4, caractérisé en ce que lton pratique un pré-découpage respectivement du deuxième feuillard ou des rubans préalablement à la solidarisation avec le premier feuillard destine à constituer le tube. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fixe les ailettes par soudure. 9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lton ferme le tube de façon étanche par soudure sur lui-même. 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on oriente les ailettes transversalement par rapport à la direction générale du feuillard destiné à former le tube.