Brevet FR2502516A1 — publié le 19821001

La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour enrouler un ruban d'ailettes sur un tube rotatif afin de former un échangeur de chaleur. Plus particu- lièrement, la présente invention se rapporteà une commande pour régler diverses commandes de moteur de manière à permettre la fabrication à grande vitesse d'échangeurs de chaleur. On forme un échangeur de chaleur à ailettes enroulées en enroulant un ruban d'ailettes autour de la surface externe d'un tube d'échange de chaleur cylindrique de manière à former un échangeur de chaleur. Le ruban est normalement fabriqué en forme de L ou en forme de U comportant des parties d'ailettes faisant saillie vers le haut et il est enroulé autour du tube avec une partie de base plate en relation d'échange de chaleur avec la surface cylindrique extérieure du tube. Les ailettes saillantes favorisent le transfert d'énergie calorifique entre un gaz s'écoulant sur la surface extérieure du tube et un fluide s'écoulant dans le tube. Le ruban d'ailettes a typique- ment une faible épaisseur et il peut être fabriqué en une matiè- re transmettant la chaleur quelconque bien que l'aluminium se soit avéré particulièrement avantageux. Les divers procédés utilisés pour appliquer le ruban d'ailettes au tube sont soit le procédé qui consiste à faire tourner le tube en laissant le ruban d'ailettes s'enrouler autour de lui, soit celui qui consiste à faire tourner le ruban d'ailettes autour du tube. Dans les applications dans lesquelles le tube est entraîné en rotation, il est de pratique courante de faire avancer une bande d'ailettes dévidée d'une bobine en matière en feuille pleine et à la fois de fendre ou d'en- tailler la bande d'ailettes pour former des perforations afin de délimiter les parties d'ailettes saillantes et de former ou plier la matière d'ailettes sous la configuration appropriée pour son application au tube. Un unique ruban d'ailettes continu s'étend normalement à partir de la bobine de matière d'ailettes jusqu'au tube sur lequel il est enroulé. Les opérations de fendage ou découpage et de mise en forme sont effectuées d'une manière continue pendant que la bande d'ailettes se déplace suivant un trajet d'acheminement de bande d'ailettes. Il est avantageux d'utiliser une bande à ailettes ayant l'épaisseur minimale qui peut être appliquée à un degré de vitesse élevé sans se rompre. L'épaisseur de la matière est réduite au minimum pour réduire la quantité de chaleur néces- saire pour produire une quantité préalablement choisie de transfert de chaleur. On accroit la vitesse d'application pour diminuer l'importance des machines d'enroulement d'ailettes nécessaires pour produire une quantité désirée de surface d'échange de chaleur. Pour pouvoir utiliser une matière d'ailettes d'épais- seur minimale et une vitesse élevée de l'opération d'enroulement, il est nécessaire de conserver une stricte maîtrise des diverses opérations qui se produisent le long du trajet d'acheminement de la bande d'ailettes. En conservant une stricte maîtrise des opérations on évite que des efforts suffisants pour rompre la bande d'ailettes soient produits tandis qu'on assure le maintien- d'une tension suffisante pour assurer que la bande d'ailettes soit correctement enroulée autour du tube d'échange de chaleur. La commande décrite ici fournit un système en cascade dans lequel une commande principale est utilisée pour établir la vitesse d'un moteur entraînant un tube en-rotation. Des moyens de réaction sont utilisés pour détecter la quantité de matière d'ailettes qui se trouve située entre l'emplacement o les - ailettes sont enroulées sur le tube et les roues de formage o la bande d'ailettes est pliée sour la configuration appropriée. Ces moyens de réaction sont utilisés pour engendrer un signal qui sert, en combinaison avec le signal principal, à régler la vitesse du moteur qui entraîne les roues de formage. En plus de ces dispositions, la quantité de matière d'ailettes qui se trouve située entre les roues de formage et les roues fendeuses o la bande d'ailettes est perforée pour former les saillies d'ailettes est également déterminée et un second signal de réaction est engendré en réponse I.cette détermination. Ce signal est combiné avec le signal engendré par les premiers moyens de réaction et avec le signal principal pour produire un signal d'entrée qui sert à régler la vitesse du moteur qui entraîne les roues fendeuses. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une machine à enrouler des ailettes comprend un moteur d'en- roulement pour faire tourner un tube, un moteur entraînant des roues de formage et un moteur entraînant des roues fen- deuses. Des moyens de réaction du type balancier sont dispo- sés de façon à détecter la quantité de matière d'ailettes qui se trouve située entre le tube et les roues de formage. Des. seconds moyens de réaction du type balancier sont disposés entre les roues de formage et les roues fendeuses pour détecter la longueur de matière.d'ailettes disposée entre elles. Une commande de vitesse principale est utilisée pour fournir un signal à la commande de moteur du moteur d'enroulement pour établir une vitesse globale de la machine. Le signal de vites- se principal est combiné avec un signal provenant du premier détecteur à balancier pour fournir un signal à la commande de moteur des roues-de formage, Le signal principal et le signal du premier détecteur à balancier sont combinés avec le signal du second détecteur à balancier pour fournir un signal d'entrée à la commande de moteur des roues fendeuses. En établissant une cascade des signaux d'entrée, comme décrit, les moteurs appropriés sont actionnés aux vitesses respectives pour faire avancer une bande d'ailettes le long d'un trajet d'achemine- ment de bande d'ailettes sans la rompre à un degré de vitesse élevée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite à titre d'exemple en se référant au dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique d'une machine d'enroulement d'ailettes et de ses commandes telles que décrites'ici. On peut voir sur la figure qu'un tube 14 comporte des bandes d'ailettes 80 et 90 qui sont enroulées en hélice autour du tube pendant que ce dernier est déplacé en rotation et en translation longitudinale. Une commande 12 de moteur est raccordée à un moteur d'enroulement (non représenté) qui sert à faire tourner le tube 14 ou tête d'enroulement. Une quantité importante de matière destinée à for- mer des ailettes est enroulée autour d'une bobine 84 qui cons- titue le point de départ du trajet d'acheminement de la bande d'ailettes. La bande d'ailettes 80 constituée par une bande plane lisse (partie plane 11) quitte la bobine 84 et passe entre des roues fendeuses 42. Les roues fendeuses comportent des dents qui font saillies au-dessus d'elles pour perforer les deux bords de la bande d'ailettes tout en laissant intact le centre de la bande. En quittant les roues fendeuses, la bande d'ailet- tes 80 maintenant fendue (désignée maintenant partie 13) passe sur une poulie de guidage 46 pour parvenir aux roues de formage 32. Entre les roues de formage 32, la partie centrale de la bande 30 est maintenue plate tandis que les parties de bord fendues sont pliées vers le haut de telle sorte que la partie d'ailettes plate 13 sort des roues de formage 32 sous une con- figuration en forme de U avec les ailettes s'étendant vers le haut. La bande munie d'ailettes passe alors sur une polie 22 et cette partie de bande d'ailettes, désignée maintenant par la référence 16, est enroulée autour du tube 14. Un second trajet d'acheminement de bande d'ailettes similaire est également représenté, ce trajet comportant une bobine 82 et une bande d'ailettes 90. La bande d'ailettes 90 comporte une partie plane 15 qui passe entre des roues fendeu- ses 72; ensuite la bande d'ailettes fendue désignée alors par la référence 17 passe sur une poulie de guidage 76, entre des roues de formage 62 et la partie 18 munie d'ailettes dressées qui en sort passe sur une poulie 52 avant d'être enroulée sur le tube 14. La poulie 22 est une poulie de guidage conçue pour être raccordée à un poids 24. Le poids 24 est raccordé à la poulie 22 par un organe de liaison qui passe sur une poulie 21. Le poids 24 sert à appliquer une force de traction cons- tante à la poulie 22 de façon qu'une tension constante soit appliquée à la bande d'ailettes entre les roues de formage et le tube. Un potentiomètre20 est monté associé à la poulie 21 pour détecter tout déplacement de rotation de cette dernière. Le potentiomètre 20 peut être un dispositif rotatif qui émet un signal d'intensité variable selon la position de rotation de la poulie 21. La poulie de guidage 46 est raccordée par un organe de liaison à un poids 48. Cet organe de liaison passe sur une poulie 49 qui est, de même raccordée à un potentiomètre 44 qui sert à détecter la position de la poulie de guidage 46. Le poids 48 sert à appliquer une tension constante à la partie 13 de la bande d'ailettes pendant qu'elle passe des roues fendeuses 42 jusqu'aux roues de formage 32. Par conséquent, on peut voir que la tension de la bande d'ailettes est commandée à la fois entre le tube 14 et les roues de formage 32, à un niveau, et entre les roues fendeuses 42 et les roues de for- mage 32, à un second niveau. La tension appliquée à chaque segment est déterminée par le poids qui agit sur la poulie de guidage. Le second trajet d'acheminement de bande d'ailettes eÈt identique au premier en ce sens qu'un poids 54 est raccordé à la poulie de guidage 52 par l'intermédiaire d'un organe de liaison passant sur une poulie 51. Un potentiomètre 50 est raccordé à la poulie 51 pour détecter sa position de rotation. En outre, la poulie de guidage 76 est raccordée, par l'inter- médiaire d'un organe de liaison, à un poids 78. L'organe de liaison passe sur une poulie 79 qui est raccordée à un poten- tiomètre 74 pour engendrer un signal indicatif de la position de la poulie de guidage 76. Les roues de formage 32 et 62 sont entraînées par leur moteur de formage respectif (non représenté). Les roues fendeuses 42 et 72 sont, de même, entraînées par leur moteur,, de fendage respectif (non représenté). Une commande 30 de moteur est raccordée au moteur de formage qui entraîne les roues de formage 32. Une commande 60 de moteur est raccordée au moteur de formage qui sert à entraîner les roues de formage 62. Une commande 40 de moteur est raccordée au moteur de fendage qui sert à entraîner les roues fendeuses 42 et une commande 70 de moteur est raccordée au moteur de fendage qui sert à entraîner les roues fendeuses 72. Chaque commande de moteur est capable de modifier la vitesse de son moteur. La vitesse des roues appropriées peut ainsi être réglée pour maintenir la longueur appropriée de bande d'ailettes entre les roues de formage et le tube ou entre les roues fendeuses et les.roues de formage. Un potentiomètre principal 10 de commande de vitesse qui fait partie du circuit électrique est utilisé pour fixer la vitesse globale de la machine. La commande de vitesse 10 transmet un signal à la commande 12 de moteur qui règle la vitesse du moteur d'enroulement (non représenté) pour faire tourner le tube. La commande de vitesse principale 10 est, en outre, raccordée par une ligne 100 à des jonctions 101 et 105. Le potentiomètre 20 est raccordé par une ligne 102 à la jonction 101. Une ligne 108 raccorde la jonction 101 à la commande 30 de moteur. Une ligne 109 raccorde la jonction 101 à une jonction 103. Une ligne 104 raccorde le potentiomètre 44 à la jonction 103. Une ligne 106 raccorde la jonction 103 à la commande 40 de moteur. Une ligne 110 raccorde le potentio- mètre 50 à la jonction 105. Une ligne 112 raccorde la jonction à la commande 60 de moteur. Une ligne 114 raccorde la jonction 105 à une jonction 107. Une ligne 116 raccorde le potentiomètre 74 à la jonction 107. La jonction 107 est raccor- dée à la commande 70 de moteur par une ligne 118. Une fois qu'une vitesse présélectionnée du moteur a été déterminée, on règle la commandé de vitesse principale 10 pour qu'elle émette un signal prédéterminé. Ce signal est transmis à la commande 12 de moteur qui fait fonctionner le moteur d'enroulement de faqon qu'il entraîne le tube à une vitesse prédéterminée. Le même signal est transmis sur la ligne 100 à la jonction 101. En outre, un signal indicatif de la quantité de bande d'ailettes qui se trouve située entre les roues de formage 32 et le tube 14, telle que détectée par le potentiomètre 20, est transmis sur la ligne 102 à la jonc- tion 101. Ce signal est un signal de réaction qui indique s'il y a trop ou pas assez de bande d'ailettes entre ces deux empla- cements. La jonction 101 reçoit des signaux des lignes 100 etlO2, additionne les signaux et fournit le signal combiné à la commande 30 de moteur par l'intermédiaire de la ligne 108. La commande 30 de moteur fait alors fonctionner le moteur de formage à la vitesse appropriée pour faire tourner les roues de formage 32 à la vitesse correcte. Le conducteur 109 transmet le signal principal du potentiomètre 10 et le signal de réac- tion du potentiomètre 20 combinés à la jonction 103. Le con- ducteur 104 transmet le second signal de réaction engendré par le potentiomètre 44 qui détecte la quantité de matière d'ailet- tes qui se trouve située entre les roues fendeuses et les roues de formage à la jonction 103. Les trois signaux combinés sont ensuite transmis par le conducteur 106 a la commande 40 de motet qui règle la vitesse du moteur de fendage qui entraîne les roues fendeuses 42. Le signal de commande de vitesse principal transmis sur le conducteur 100 est également transmis à la jonction 105. Le signal transmis sur le conducteur 110 à partir du potentio- mètre 50 est également transmis e la jonction 105 et il est indicatif de la quantité de bande d'ailettes qui se trouve située entre les roues de formage 62 et le tube 14. La combi- naison de ces deux signaux est transmise sur le conducteur 112 à la commande 60 de moteur pour commander la vitesse du moteur de formage qui entraîne les roues de formage 62. Le signal com- biné des conducteurs 100 et 110 est transmis par le conducteur 114 à la jonction 107. En outre, le signal du potentiomètre 74, indicatif de la quantité de bande d'ailettes qui se trouve située entre les roues fendeuses 72 et les roues de formage 62, est transmis à la jonction 107. Ces signaux combinés sont ensuite transmis sur le conducteur 118 à la commande 70 de moteur pour régler la vitesse du moteur qui entraîne les roues fendeuses 72. On peut voir que le signal principal commande la vitesse globale de la machine et que chaque partie de bande d'ailettes déterminée individuelle comporte des moyens de réaction pour régler la vitesse du moteur qui entraîne soit les roues de formage pour les parties de bande d'ailettes 16 et 18, soit les roues fendeuses pour les parties de bande d'ailettes 13 et 17 et que la quantité appropriée de matière d'ailettes est continuellement maintenue entre le tube et les roues de formage et entre les roues de formage et les roues fendeuses. Les poids 24, 54, 48 et 78 appliquent une force aux poulies auxquelles ils sont raccordés de telle sorte qu'une tension connue est toujours appliquée à la bande d'ailettes. Par conséquent, la bande d'ailettes peut être enroulée autour du tube 14 toujours sous la même tension, quelle que soit la quan- tité de bande d'ailettes qui se trouve située entre le tube 14 et les roues de formage 32. Lorsque la quantité de bande de matière d'ailettes qui se trouve située entre les roues de formage 32 et le tube 14 s'accroît, la poulie 22 se soulève et le poids 24 s'abaisse. Lorsque le poids 24 et la poulie 22 se déplacent, l'organe de liaison qui passe sur la poulie 21 fait tourner cette pou- lie 21. Lorsque la poulie 21 tourne, le signal émis par le po- tentiomètre 20 raccordé à la poulie 21 change. Lorsque la pou- lie 22 se soulève, le signal émis par le potentiomètre 20 diminue de sorte que la commande 30 de moteur agit pour dimi- nuer la vitesse du moteur qui entraîne les roues fendeuses. Cette réduction de vitesse sert à réduire la quantité de bande d'ailettes qui se trouve située entre les roues de formage et le tube 14 de sorte que la poulie 22 se déplace alors vers le bas et que le poids 24 se déplace vers le haut. Lorsque la longueur de la bande d'ailettes diminue, la poulie 22 se déplace vers le bas provoquant la rotation du potentiomètre 20 et l'accroissement du signal émis par le potentiomètre 20. Le signal accru du potentiomètre 20 agit en combinaison avec le signal de commandeprincipal pour accroître la vitesse du moteur et la vitesse des roues de formage. Par conséquent, le déplacement de la poulie 22 dans l'un ou.l'autre sens sert à diminuer ou à accroître la vitesse des roues de formage 32 de sorte que la quantité de bande d'ailettes qui se trouve entre le tube 14 et les roues de formage 32 est toujours main- tenue à l'intérieur d'un intervalle prédéterminé. Tous ces déplacements de la poulie sont effectués tandis qu'une tension constante est appliquée à la bande d'ailettes au moyen du poids 24. Le potentiomètre 44 qui détecte la position de la poulie de guidage 46 fonctionne d'une manière identique. Lors- que la poulie de guidage 46 se déplace vers le bas, le signal du potentiomètre change pour accroître la vitesse des roues fendeuses 42. Lorsque la poulie de guidage 46 se déplace vers le haut, le signal du potentiomètre change pour diminuer la vitesse des roues fendeuses afin de diminuer la quantité de bande d'ailettes qui se trouve située entre les roues fendeuses et les roues de formage. On peut voir, comme décrit ci-dessus, que les diver- ses commandes situées le long du trajet d'acheminement de la bande d'ailettes sont couplées en cascade pour agir sur les vitesses des divers moteurs. Le signal utilisé pour commander le moteur de fendage est sensible au signal de vitesse globale principal, au signal reçu du potentiomètre indicatif de la vitesse des roues de formage et au signal émis par le potentio- mètre 44. Par conséquent, tout changement du signal émis par le potentiomètre 20 influe non seulement sur la vitesse des roues de formage 32 mais également sur la vitesse des roues fendeu- ses 42. La seconde bande d'ailettes 90 est traitée de la même manière que la première bande d'ailettes 80. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit mais de nom- breuses variantes de réalisation entrant dans le cadre de. celle-ci pourront être envisagées. REVENDICATIONS 1. Procédé pour commander la tension dans une bande d'ailettes (80) qui est fendue par une paire de roues fendeuses (42) entraînées par un moteur de fendage, qui est mise en forme par une paire de roues de formage (32) entraînées par un moteur de formage et qui est enroulée autour d'un tube (14) entraîné en rotation par un moteur d'enroulement et sui- vant lequel chaque moteur comporte une commande de moteur pour régler la vitesse du moteur, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à régler une commande de vitesse (10) pour en- gendrer un signal principal servant à commander le fonctionnement du moteur d'enroulement, à engendrer un premier signal en répon- se à une condition de la bande d'ailettes située entre le tube et les roues de formage, à combiner le signal principal et le premier signal pour servir de signal d'entrée de la commande de moteur de formage afin de régler la vitesse du moteur de formage, à engendrer un second signal en réponse à une condi- tion de la bande d'ailettes située entre les roues de formage et les roues fendeuses, et à combiner le signal principal, le premier signal et le second signal pour servir de signal d'entrée de la commande de moteur de fendage afin de régler la vitesse du moteur de fendage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape qui consiste à engendrer un premier signal comporte l'étape qui consiste à détecter la longueur de la bande d'ailettes entre le tube (14) et les roues de formage (32) et en ce que l'étape qui consiste à engendrer un second signal comporte l'étape qui consiste à détecter la longueur de la bande d'ailettes entre les roues de formage (32) et les roues fendeuses (42). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, les étapes qui consistent à conserver la tension constante dans la bande d'ailettes située entre la tête d'enroulement et les roues de formage (32) et à maintenir la tension constante dans la bande d'ailettes située entre les roues de formage et les roues fendeuses (42). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape de maintien de la tension comporte l'étape qui consiste à faire passer la bande d'ailettes sur une poulie de guidage mobile (46) et à appliquer une force constante à la poulie de guidage au moyen d'un poids (48) raccordé à la pou- lie de guidage de telle sorte qu'une force constante est appli- quée à la bande d'ailettes lorsque la poulie de guidage se déplace en réponse aux variations de longueur de la bande d'ailettes. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape qui consiste à engendrer un second signal comporte l'étape qui consiste à engendrer le signal en réponse à la position de la bande d'ailettes en déterminant la posi- tion de la poulie de guidage. 6. Appareil pour enrouler une bande d'ailettes (80) autour d'un tube d'échange de chaleur (14), cet appareil com- portant des moyens rotatifs comprenant un moteur d'enroulement pour faire tourner le tube de manière à envelopper les ailettes autour de lui, des roues (32) de formage d'ailettes et un moteur de formage pour faire tourner les roues de formage afin de plier la bande d'ailettes sous la configuration appropriée, des roues fendeuses (42) pour former au moins un bord perforé sur la bande d'ailettes et un moteur de fendage pour entraîner les roues fendeuses, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte une première commande (12) de moteur pour régler la vitesse du moteur d'enroulement, une secondecommande (30) de moteur pour régler la vitesse du moteur de formage, une troi- sième commande (40) de moteur pour régler la vitesse du moteur de fendage, des premiers moyens de réaction (20) connectés pour engendrer un signal indicatif de la quantité de bande d'ailettes située entre la tête d'enroulement et les roues de formage d'ailettes, des seconds moyens de réaction (44) connectés pour engendrer un signal indicatif de la quantité de bande située 2502516 - entre les roues de formage d'ailettes et les roues fendeuses, une commande de vitesse (10) connectée à la première commande de moteur pour engendrer un signal indicatif de la vitesse désirée du moteur d'entraînement, des moyens pour appliquer un signal combiné de la commande de vitesse et des premiers moyens de réaction à la seconde commande de moteur pour régler la vitesse du moteur de formage, et des moyens- pour appliquer un signal combiné de la commande de vitesse, des premiers moyens de réaction et des seconds moyens de réaction à la troisième commande de moteur pour régler la vitesse du moteur de fendage. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens de réaction comprennent une poulie de guidage (46) sur laquelle passe la bande d'ailettes, un poids (48) raccordé à la poulie de guidage pour appliquer une force constante à la poulie afin de maintenir une tension constante dans la bande d'ailettes et des moyens (44) pour engendrer un signal en réponse à la position de la poulie de guidage. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens servant à engendrer un signal comprennent un potentiomètre (44) mécaniquement couplé par un organe de liaison entre le poids et la poulie de guidage. 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une seconde bande d'ailettes (90) est simultanément enroulée sur le tube d'échange de chaleur (14), en ce qu'il comporte des secondes roues (62) de formage d'ailettes en- traînées par un second moteur de formage et des secondes roues fendeuses (72) entraînées par un second moteur de fendage, et en ce qu'il comporte, en outre, une troisième commande (60) de moteur pour régler la vitesse du second moteur de formage, une quatrième commande (80) de moteur pour régler la vitesse du second moteur de fendage, des troisièmes moyens de réaction (50) connectés pour engendrer un signal indicatif de la quan- tité de seconde bande d'ailettes située entre le tube et les secondes roues de fornage, des quatrièmes moyens de réaction (74) connectés pour engendrer un signal indicatif de la quan- tité de seconde bande d'ailettes située entre les secondes roues de formage et les secondes roues fendeuses, des moyens pour appliquer un signal combiné de la commande de vitesse et des troisièmes moyens de réaction à la troisième commande de vitesse pour régler la vitesse du second moteur de formage, et des moyens pour appliquer un signal combiné de la commande de vitesse, des troisièmes moyens de réaction et des quatrièmes moyens de réaction à la quatrième commande de moteur pour régler la vitesse du second moteur de fendage.