Brevet FR2495506A1 — publié le 19820611

L'invention concerne le domaine de l'usinage des métaux par déformation, et notamment les dispositifs pour for- mer des ondulations sur un-produit plat ou en feuille avec formation d'ondulations sectionnées disposées en quinconces. L'invention peut être appliquée aux dispositifs for- mant des ondes sectionnées disposées en quinconces sur des produits de diverses épaisseurs, duretés, compositions chimi- ques, ou ayant diverses rugosités de surface et employés en tant qu'éléments rapportés d'échange thermique dans les appa- reils d'échange thermique pour des usages extrêmement variés. On connalt un dispositif pour gaufrer, ou onduler un produit plat, comprenant deux arbres coopérants ensemble, constitués par un empilage de plaques coupantes et de mise en forme, ayant des arêtes coupantes situées sur des dents en dé- veloppante de cercle, les dents des plaques successives de cha- que arbre étant décalées d'un demi-pas des dents. Les arbres dentés d'un tel dispositif constituent en conjugaison le méca- nisme d'amenage du produit en feuille et les poinçons ondulant le produit plat et formant des ondes-sectionnées disposées en quinconces. L'angle au sommet de l'onde façonnée par ce dispo- sitif ne peut être inférieur à 100 . Ceci altère notablement la compacité d'un tel élément rapporté d'échange thermique car le pas des ondes est de plus de 1,5 fois plus grand que leur hauteur. En outre, au cours de la coupe du produit, il se for- me aux sectionnements des bavures qui croissent avec la durée d'utilisation du dispositif. Les manques de longueur de coupe du produit aux joints des sectionnements sont importants. La qualité de l'élément rapporté d'échange thermique ondulé à on- des sectionnées, façonné par ce dispositif, est extrêmement bas- se, ce qui limite ses applications aux appareils d'échange ther- mique. On connaît aussi un dispositif pour former des ondu- lations sur un produit en feuille avec formation d'ondes sec- tionnées disposées en quinconces, comprenant un mécanisme pour amener le produit à deux poinçons montés de façon qu'ils puis- sent exécuter un mouvement rectiligne alternatif de part et d'autre du produit, dans un plan perpendiculaire au plan du produit, et accouplés à un mécanisme de déplacement rectiligne alternatif des poinçons dans le plan du produit, perpendiculai- rement à la direction de son arrivée. Les poinçons sont réali- sés sous la forme de peignes ayant des arêtes de formage et coupantes. Les dents de l'un des poinçons sont situées en re- gard des entredents de l'autre poinçon. Le profil de la section de chaque dent des poinçons est réalisé sous la forme d'un triangle isocèle à sommet ar- rondi. L'ondulation du produit en feuille avec formation d'ondes sectionnées disposées en quinconces s'effectue comme suit. Les dents de l'un des poinçons emboutissent le pro- duit par leur sommet arrondi dans l'entredent du second poin- çon. En même temps, les arêtes coupantes du sommet arrondi en- taillent le produit. Le sectionnement définitif est exécuté par les arêtes coupantes des surfaces latérales, et le formage définitif du profil de l'onde est exécuté par les surfaces la- térales et le sommet arrondi des poinçons. L'angle de coupe, constitué par les surfaces de for- mage latérales des poinçons, doit être d'au moins 300, ce qui est nécessaire pour assurer la coupe du produit. Il s'ensuit que le pas minimal des ondulations obtenues par ce procédé de fabrication est limité par la hauteur des ondes et ne peut être inférieur aux trois quarts de la hauteur des ondes. La compa- cité de tels éléments rapportés ondulés d'échange thermique est faible, ce qui restreint leur application aux appareils d'échan- ge thermique. En outre, par suite de l'action du produit sur les arêtes coupantes des poinçons, avec le temps ces arêtes s'é- moussent. Il s'ensuit une croissance des bavures sur les arêtes 3. des coupures du produit et l'augmentation des manques de lon- gueur de coupe du produit aux joints des sectionnements. Tout cela se traduit par un abaissement marqué de l'efficacité ther- mohydraulique et de la qualité des éléments rapportés ondulés ou gaufrés d'échange thermique façonnés par ce dispositif au cours de son utilisation et implique un remplacement fréquent des poinçons. On s'est proposé de réaliser un dispositif pour for- mer des ondulations sur un produit en feuille avec formation d'ondes sectionnées disposées en quinconces, dans lequel le formage des ondes et-l'exécution des sectionnements s'effec- tuerait Dar déchirement du produit et non par coupe. L'invention a pour objet à cet effet un dispositif pour former des ondulations sur un produit plat en feuille avec formation d'ondes sectionnées disposées en quinconces, comprenant un mécanisme pour amener le produit en feuille au moins à deux poinçons de formage, montés de façon qu'ils puis- sent exécuter un mouvement rectiligne alternatif de part et d'autre du produit plat, dans un planperpendiculaire au plan de ce produit, et accouplés à un mécanisme de déplacement rec- tiliane alternatif des poinçons dans le plan du produit, per- pendiculairement à la direction de son arrivée, dispositif ca- ractérisé en ce qu'il est prévu des matrices montées de part et d'autre des poinçons dans la direction d'arrivée du produit, avec un écartement non inférieur à l'épaisseur du produit, de façon qu'elles puissent exécuter un mouvement rectiligne alter- natif par rapport aux poinçons, perpendiculairement au plan du produit, de telle sorte qu'au formage les poinçons emboutissent le produit en feuille entre les matrices en vis-à-vis. Cela permet de supprimer le contact direct du produit avec les arêtes coupantes des surfaces latérales des poinçons et de substituer au sectionnement des ondes par coupe leur sec- tionnement par une opération consistant à les emboutir et à les déchirer. 2495506 - Il est plus avantageux pour la formation d'ondes sec- tionnées sur des produits en feuille de diverses largeurs, de réaliser le dispositif avec une multitude de poinçons ayant une surface de formage et disposes de part et d'autre du produit, de telle façon que les poinçons situés d'un côté du produit soient liés entre eux avec des intervalles de valeur égale à la largeur des poinçons situés de l'autre côté du produit, en re- gard de ces intervalles. Pour assurer une meilleure qualité d'exécution des arêtes sur les ondes sectionnées dans le cas d'ondulation de produits en feuille ayant une forte rugosité de surface, une forte épaisseur ou une surface de micro structure de dureté irrégulière, il est avantageux de doter le dispositif d'un mé- canisme formant des portions de section affaiblie sur le pro- duit, ce mécanisme étant monté en amont des poinçons, de façon qu'il forme, par action sur les deux côtés du produit, des por- tions de section affaiblie à un pas égal à la largeur des poin- çons. La meilleure qualité d'exécution des arêtes sur les ondes sectionnées et les meilleures caractéristiques thermohy- drauliques de la surface d'échange thermique à ondes section- nées sont assurées par un dispositif équipé d'un mécanisme for- mant des portions de section affaiblie sur le produit, consti- tué par une paire de cylindres, disposés de part et d'autre du produit et comportant des saillies à angle vif disposées les unes en regard des autres à un pas égal à la largeur des poin- çons. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple de réalisation concret et par des des- sins annexés, dans lesquels: - la Fig. 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif pour onduler ou gaufrer un produit plat, conforme à l'inven- tion; - la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1, - la Fig. 3 montre schématiquement la situation re- lative des poinçons et des matrices lors du formage des ondes sectionnées; - la Fig. 4 montre le mécanisme formant les portions de section affaiblie sur le produit; - la Fig. 5 montre le produit ondulé à ondes sec- tionnées, fini. Une variante pratique de dispositif pour onduler ou gaufrer un produit en feuille, conforme à l'invention, est représentée aux Fig. 1, 2. Le dispositif comprend un mécanisme 1 (Fig.l) pour amener le produit 2 (Fig. 1, 3, 4) à des poinçons supérieur et inférieur 3 et 4 (Fig. 1, 2, 3) respectivement, constitué par exemple, par des bielles 5 (Fig.l), liées à un arbre 6 (Fig.l, 2) à excentriques, un coulisseau 7 (Fig.l), une glissière 8, une tige 9 et un curseur 10. Les poinçons 3, 4 (Fig.l,2,3) sont montés de façon qu'ils puissent exécuter un mouvement rectiligne alternatif de part et d'autre du produit 2 (Fig. 1,3,4), dans un plan per- pendiculaire au plan du produit 2, et ils sont accouplés à un mécanisme 11 (Fig.2) de déplacement rectiligne alternatif des poinçons 3,4 (Fig.l,2, 3) dans le plan du produit 2 (Fig. 1,3,4) perpendiculairement à la direction de son arrivée. De part et d'autre des poinçons supérieurs et infé- rieurs 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) respectivement, dans la direction d'arrivée du produit 2 (Fig. 1, 3, 4) sont disposées des ma- trices supérieures et inférieures 12 et 13 (Fig. 1, 2, 3) res- pectivement. Les matrices 12 et 13 sont montées par rapport aux poinçons 3 et 4 avec un écartement non inférieur à l'épaisseur du produit 2 (Fig. 1, 3, 4), et de façon qu'elles puissent exécuter un mouvement rectiligne alternatif par rapport aux poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3), perpendiculairement au plan du produit 2 (Fig. 1, 3, 4). Le mécanisme 11 (Fig.2) de déplacement rectiligne alternatif des poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) est réalisé dans le mode de réalisation décrit, par exemple, sous la forme d'u- ne came 14 (Fig.2), calée sur une roue menée 15 d'une trans- mission 16 à chaine, qui est liée à l'arbre 6 (Fig. 1, 2) à excentrique, d'un poussoir 17 (Fig.2) et d'un ressort 18. La roue 15 de cha ne tourne folle sur un axe 19, qui est fixé dans une plaque 20. Les poinçons supérieurs et inférieurs 3, 4 (Fig.l, 2,3) sont fixés respectivement dans un coulisseau supérieur 21 (Fig. 1, 2) et un coulisseau inférieur 22, reliés l'un à l'autre par des colonnes 23 (Fig.2). Les matrices supérieures et inférieures 12 et 13 (Fig. 1, 2, 3) comportent respectivement des butées 24 (Fig.2), limitant leur déplacement dans le plan perpendiculaire au plan du produit plat 2 (Fig. 1, 3, 4), et sont respectivement liées au coulisseau supérieur 21 (Fig. 1, 2) et au coulisseau infé- rieur 22 par l'intermédiaire de ressorts 25 (Fig.2). Le coulisseau supérieur 21 (Fig. 1, 2) est accouplé à l'arbre 6 à excentriques, monté sur des montants 26, par l'intermédiaire d'un Patin 27 (Fig.2), d'un coin 28 et d'une coulisse 29. Un mécanisme 30 (Fig.l) pour chasser le produit on- dulé à ondes sectionnées 31 (Fig. 1, 3, 5) fini, comprend des organes d'enlèvement 32 (F.ig.2) sur lesquels sont montées des butées 33, les organes d'enlèvement 32 étant liés aux coulisseaux supérieur et inférieur 21, 22 (Fig. 1, 2), respectivement, à l'aide de ressorts 34. Le dispositif suivant l'invention, pour former des ondulations sur un produit plat en formant des ondes section- nées disposées en quinconces fonctionne de la façon suivante. Le produit en feuille 2 (Fig. 1, 3, 4) est anené sui- vant la glissière 8 (Fig.l), à travers le curseur 10 et présen- té aux poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3). Quand l'arbre 6 (Fig. 1, 2) à excentriques tourne, la coulisse 29 (Fig.2) presse par l'intermédiaire du coin 28 et du patin 27 sur le coulisseau supérieur 21 (Fig. 1, 2), dans lequel sont fixés les poinçons supérieurs 3 (Fig. 1, 2, 3) et, par l'intermédiaire des ressorts 25 (Fig.2), sur les ma- trices supérieures 12 (Fig. 1, 2, 3). Les matrices supérieures 12 viennent s'appliquer avec leurs butées 24 (Fig. 2) sur les butées 24 des matrices inférieures 13 (Fig. 1, 2, 3). En même temps, les poinçons supérieurs 3 pressent sur le produit 2 (Fig. 1, 3, 4) et, en se déplaçant par rapport aux matrices 12, 13 (Fig. 1, 2, 3) ils le déchirent avec leur partie arrondie, l'emboutissent entre les matrices 13 en vis-à- vis et s'engagent dans les intervalles entre les poinçons in- férieurs 4. De leur c8té, les poinçons inférieurs 4 déchirent le produit plat, l'emboutissent entre les matrices 12 en vis- a-vis et s'engagent dans les intervalles entre les poinçons su- périeurs 3. Le produit 2 (Fig. 1, 3, 4) est alors rompu dans le prolongement des déchirures amorcées par la partie arrondie 1' des poinçons, et il se forme des ondes sectionnées ayant la hauteur requise h. L'arbre 6 (Fig. 1, 2) à excentriques continuant à tourner, les poinçons supérieurs 3 (Fig. 1, 2, 3) sortent des intervalles entre les poinçons inférieurs 4. Sous l'action des ressorts 25 (Fig.2), les matrices 12, 13, reviennent à leur po- sition initiale. Sous l'action des ressorts 34 (Fig.l, 2), les organes d'enlèvement 32 (Fig. 2) chassent le produit plat on- dulé fini présentant des ondes sectionnées 31 des poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) et des matrices 12, 13. Le couple moteur de l'arbre 6 (Fig.l, 2) à excentri- ques est transmis par la transmission à chaîne 16 (Fig.2) à la roue menée 15. La came 14 tourne en commun avec la roue 15 et déplace le poussoir 17, qui agit sur le coulisseau inférieur 22 (Fig. 1, 2). Le coulisseau supérieur 21 et le coulisseau in- férieur 22 avec les poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) fixés sur eux et avec les matrices 12, 13 se déplacent dans le plan ho- rizontal perpendiculairement à la direction d'arrivée du pro- duit 2 (Fig. 1, 2, 3), d'une valeur - égale à la largeur des poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3). En même temps, l'arbre 6 (Fig.l, 2) à excentriques agit sur la bielle 5 (Fig.l) qui fait dépla- cer le coulisseau 7, qui, par l'intermédiaire de la tige 9, agit sur le curseur 10. En se déplaçant, le curseur 10 bute contre le produit ondulé fini présentant des ondes sectionnées 31 (Fig. 1, 3, 5) et fait avancer le produit 2 (Fig. 1, 3, 4) de la longueur nécessaire, en présentant une nouvelle portion aux poinçons supérieurs et inférieurs 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) res- pectivement. Le dispositif exécute de nouveau le processus de formage des ondes décrit plus haut. Après l'enlèvement du produit ondulé fini à ondes sectionnées 31 (Fig. 1, 3, 5) la came 14 (Fig.2) cesse d'agir sur le poussoir 17. Les ressorts 18 déplacent les coulisseaux supérieur et inférieur 21, 22 (Fig. 1, 2) respectivement avec les poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) et les matrices 12, 13, de la valeur e, jusqu'à la position initiale. Le mécanisme 1 (Fig. 1) pour amener le produit 2 (Fig. 1, 3, 4) fait avancer ce produit de la longueur néces- saire. Le cycle se répète. Le profil de la section du produit ondulé fini pré- sentant des ondes sectionnées 31 (Fig. 1, 3, 5) disposées en quinconces façonné par le dispositif faisant l'objet de l'in- vention, a une forme plus compliquée que celle des produits analogues connus. Toutefois, les améliorations constructives misesen oeuvre dans l'invention ont permis d'augmenter notable- ment la compacité de l'élément rapporté d'échange thermique façonné. Ceci s'explique par le fait que, dans le dispositif pour former des ondulations sur un produit en feuille 2 (Fig.l, 3, 4), le pas t des ondes (Fig.3) ne dépend pas de leur hau- teur h, et n'est tributaire que de l'épaisseur du produit plat 9. 2 (Fig. l, 3, 4) et des épaisseurs nominales des poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3) et des matrices 12, 13. En outre, le produit plat ondulé fini présentant des ondes sectionnées 31 {Fig. 1, 3, 5), formées par le dispositif faisant l'objet de l'invention, a des arêtes de sectionnement ne présentant pratiquement pas de bavures, et les manques de longueur de sectionnement aux joints des sectionnements du pro- duit 2 (Fig. 1, 3, 4) sont réduits au minimum. Cet effet résul- te de la substitution de la déchirure du produit 2 à sa coupe. La longévité d'un tel dispositif est bien plus grande, car il n'est point nécessaire de remplacer ou d'affûter fréquemment les poinçons. Pendant le fonctionnement du dispositif, la qua- lité des ondes formées reste constante et ne change pas avec le temps. Tout cela assure de hautes caractéristiques thermo- hydrauliques à la surface d'échange thermique ondulée et sec- tionnée ainsi réalisée. Le dispositif pour onduler un produit 2 en feuille peut être équipé d'un mécanisme 35 (Fig.l) formant des por- tions de section affaiblie, constitué, par exemole, par une paire de cylindres 36, 37 (Fig.4), disposés de part et d'autre du produit 2 (Fig. 1, 3, 4) et comportant des saillies à angle vif situées les unes en regard des autres à un pas 1 (Fig.4), égal à la largeur des poinçons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3). Le produit 2 (Fig.l, 3, 4) est amené dans ce cas suivant la glissière 8 (Fig.l) et passe entre le cylindre su- périeur 36 (Fig.4) et le cylindre inférieur 37, puis à travers le curseur 10 (Fig.l) pour être présenté aux poinçons 3, 4 (Fig.l, 2, 3). Quand le produit 2 (Fig.l, 3, 4) défile entre les cylindres 36, 37 (Fig.4), ceux-ci forment avec leurs sail- lies à angle vif des portions de section affaiblie sur le pro- duit 2 (Fig. 1, 3, 4) en agissant sur ses deux c8tés. Ensuite le produit passe à travers le curseur 10 (Fig.l) et arrive aux poinçons 3, 4 (Fig.l, 2, 3), de telle sorte que les portions de section affaiblie du produit (Fig. 1, 3, 4) coincident avec les bords des poincons 3, 4 (Fig. 1, 2, 3). Le processus d'on- dulation du produit (Fig. 1, 3, 4), analogue à celui décrit plus haut, commence. La formation par le disDositif de portions de sec- tion affaiblie sur le produit en feuille 2 Dermet d'obtenir sur les ondulations une arête de sectionnement de qualité plus haute, surtout quand le produit façonné a une surface de ru- gosité élevée ou une microstructure de surface de dureté ir- régulière, quand des arêtes de sectionnement peuvent se former en des endroits quelconques, ayant une résistance à la rupture plus faible. La qualité des arêtes des ondes sectionnées est aus- si plus élevée quand on utilise le dispositif équipé d'un mé- canisme formant des portions de section affaiblie pour façon- ner un produit de forte épaisseur. Les caractéristiques thermohydrauliques de la surfa- ce d'échange thermique ondulée à ondes sectionnées, fabriquée par le dispositif équipé d'un mécanisme formant des portions de section affaiblie, sont les meilleures. L'application du dispositif faisant l'objet de l'in- vention permet de former des éléments rapportés d'échange ther- mique à ondes sectionnées disposées en quinconces sur des pro- duits en feuilles de diverses épaisseurs, duretés et composi- tions chimiques, ayant une rugosité de surface de diverses va- 23 leurs. La qualité et l'efficacité thermohydraulique des élé- ments rapportés d'échange thermique lors de la fabrication par ce dispositif restent inchangées pendant une longue durée d'u- tilisation du dispositif et ont des valeurs plus élevées que celles des éléments rapportés d'échange thermique à ondes sec- tionnées, fabriqués par les dispositifs connus. il R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif pour former des ondulations sur un produit plat en feuille avec formation d'ondes sectionnées (31) disposées en quinconces, comprenant un mécanisme (1) pour ame- ner le produit plat (2) au moins à deux poinçons (3, 4) montés de façon à pouvoir effectuer un mouvement rectiligne alterna- tif de part et d'autre du produit (2), dans un plan perpendi- culaire au plan de ce produit, et accouplés à un mécanisme (11) de déplacement rectiligne alternatif des poinçons (3, 4) dans le plan du produit (2), perpendiculairement à la direction de son arrivée, caractérisé en ce qu'il comprend des matrices (12, 13), montées de part et d'autre des poinçons (3, 4) dans la direction d'arrivée du produit (2), avec un écartement non inférieur à l'épaisseur du produit (2), de façon qu'elles puis- sent effectuer un mouvement rectiligne alternatif par rapport aux poinçons (3, 4), perpendiculairement au plan du produit (2), de telle sorte que lors de la formation des ondes les poinçons (3, 4) emboutissent le produit (2) entre les matrices en vis- à-vis (12, 13). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une multiplicité de poinçons (3, 4) ayant une surface de formage et disposés de part et d'autre du pro- duit (2), de telle façon que les poinçons (3) situés d'un côté du produit soient disposés l'un par rapport à l'autre avec des intervalles de valeur égale à la largeur des poinçons (4) si- tués de l'autre côté du produit, (2), en regard de ces inter- valles. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'il comprend un mécanisme (35) adapté pour for- mer des portions de section affaiblie sur le produit (2), ce mécanisme (35) étant monté en amont des poinçons (3),(4), de façon à former en agissant sur les deux c8tés du produit, des portions de section affaiblie à un pas égal à la largeur des poinçons (3, 4). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le mécanisme (35) pour former lesdites portions de section affaiblie sur le produit (2) est constitué par une paire de cylindres (36, 37), disposés de part et d'autre du produit (2) et comportant des saillies à angle vif disposées les unes en regard des autres à un pas égal à la largeur des poinçons (3, 4).