Brevet FR2836077A1 — publié le 20030822

L'invention concerne un outillage de formage d'éléments d'échangeurs thermiques à surfaces d'échange thermique ondulées, notamment intercalaires, à partir d'un feuillard en un matériau déformable, tel que du métal, entre deux surfaces présentant chacune un profil de formage ondulé en conséquence, du type comprenant au moins deux lames dont les faces en regard présentent lesdits profils ondulés et qui sont écartés l'un de l'autre pour définir entre eux un espace de réception du feuillard à déformer, et un procédé de réalisation des surfaces profilées des lames de cet outillage de formage de surfaces d'échange thermique ondulé. On connaît déjà des outillages de ce type, qui comportent une lame supérieure et une lame inférieure dont les surfaces de formage présentent des profils identiques et qui sont susceptibles d'être positionnées par un mouvement de translation d'une lame par rapport à l'autre. Cet outillage connu présente l'inconvénient illustré à la figure 1 que l'espace de réception du feuillard déformé, c'est-à-dire de l'intercalaire n'est pas constante dans la direction de l'ondulation. En effet, du fait que les profils A et B sont identiques, l'écart dans la direction y est certes constante pour toutes les valeurs x dans un système de coordonnées x, y, mais l'épaisseur dans les zones inclinées, telles que par exemple au point E est inférieure à celle aux zones de sommet S des profils. Par conséquent ces outillages connus ne permettent pas d'obtenir un formage optimal en tout point des surfaces d'échange thermique et, de plus, occasionne des déchirures aux endroits où l'espace de réception est le plus étroit. La présente invention a pour but de proposer un outillage de formage du type indiqué plus haut, et un procédé de réalisation des profils des lames de formage, qui pallient les inconvénients susmentionnés. Pour atteindre ce but, l'outillage selon l'invention est caractérisé en ce que les profils sont configurés de façon que leur écart dans la direction de l'épaisseur de l'intercalaire est constant le long des ondulations dans l'espace entre les profils. Le procédé de réalisation des profils selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à définir la courbe qui passe par le centre du feuillard formée entre les deux profils et à établir comme profils de formage ceux que l'on obtient en ajoutant de part et d'autre de la courbe pour chaque point de celle-ci, dans la direction normale à cette courbe, une distance constante. Selon une caractéristique de l'invention, la distance constante est égale à la somme de l'épaisseur de l'intercalaire et des jeux nécessaires au formage, divisé par deux. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un outillage selon l'état de la technique ; - la figure 2 illustre les profilés conjugués des deux lames coopérantes d'un outillage selon l'invention, pour illustrer la réalisation de ces profilés ; - la figure 3 est une vue en perspective d'une lame de formage ; - la figure 4 est une vue en perspective simplifiée d'une machine de formage des surfaces d'échange thermique, équipée d'un outillage selon l'invention ; - les figures 5 à 10 illustrent différentes étapes de formage de surfaces d'échange à l'aide de l'outillage illustré sur la figure 4. Pour faciliter la compréhension de l'invention on décrira, avant d'exposer l'invention, la structure générale d'une machine équipée d'un outillage pour le formage de surfaces d'échange thermique, en se référant aux figures 3 à 10. La figure 4 montre une machine 1 de formage d'une bande ondulée appelée ci-après intercalaire 2 obtenue par pliage à froid d'un feuillard 4 indiqué schématiquement sur les figures 5 à 10, mais qui n'est pas visible sur la figure 4. Le formage est obtenu à l'aide d'un outil de formage supérieur 6 et d'un outil inférieur 7. L'outil supérieur 6 et l'outil inférieur 7 sont constitués chacun de deux lames de formage et d'une lame d'espacement, qui détermine l'espace entre les deux lames de formage. Ainsi l'outil supérieur 6 comporte les deux lames de formage 6a, 6b et la lame d'espacement 6c tandis que l'outil inférieur 7 comporte les deux lames de formage 7a, 7b et, entre ces deux lames, la lame d'espacement 7c. L'outil supérieur 6 est monté sur un porte-outil supérieur 10 verticalement mobile, tandis que l'outil inférieur est monté sur un porte-outil inférieur 11 horizontalement mobile. Aux outils supérieur 6 et inférieur 7 sont associés des dévétisseurs respectivement 13 et 14 qui ont pour fonction de guider et maintenir le feuillard 4 au cours du formage. Concernant le feuillard à l'état déformée ou intercalaire 2, il est pliée de façon à être constitué par une succession dans la direction de la flèche F d'ailettes A3 et A4 qui sont ouvertes de façon alternante vers le haut et vers le bas, chaque ailette présentant une section transversale en forme d'un U. Par contre dans la direction perpendiculaire à la flèche F, chaque ailette présente un profil ondulé. On comprend aisément que la hauteur et le pas des ailettes et la géométrie du profil de leurs surfaces latérales sont déterminés par les dimensions des lames, la forme de celles-ci et leurs positions l'une par rapport à l'autre. Pour former les ailettes et leurs surfaces ondulées, le feuillard en forme de bande est introduite à l'arrière de la machine montrée sur la figure 4, passe entre les lames supérieure 6 et inférieure 7, pour être formée par pliage alterné successif et est guidée sur le carter de support où aura lieu la découpe brute de l'intercalaire formé (non représenté). Les dévétisseurs supérieur et inférieur 13,14 permettent de guider la feuille et de la maintenir sur les lames inférieures 7a, 7b ou supérieures 6a, 6b suivant l'avancement dans le cycle de formage. Ces dévétisseurs ne sont liés aux outils que dans leurs mouvements horizontaux. Un cycle de formage peut être décomposé en six étapes successives, conformément aux figures 5 à 10. La figure 5 montre la première étape au cours de laquelle l'outil supérieur 6 forme l'ailette A2 qui est ouverte vers le haut, pour la première fois, et forme l'ailette Al qui est ouverte vers le bas, pour la seconde fois. Les dévétisseurs 13 et 14 guident et maintiennent le feuillard au cours du formage. A la deuxième étape l'outil supérieur 6 se dégage en se déplaçant vers le haut et les dévétisseurs maintiennent le feuillard embouti sur l'outil inférieur 7. A la troisième étape illustrée sur la figure 7, l'outil inférieur 7 se déplace horizontalement vers la droite et se met ainsi en position pour la réalisation de l'ailette A2 pour la seconde fois et de l'ailette A3 pour la première fois. La figure 8 montre la quatrième étape au cours de laquelle l'outil supérieur 6 forme l'ailette A3 qui est ouverte vers le bas, pour la première fois, et forme l'ailette A2 pour la seconde fois, les dévétisseurs guidant et maintenant la feuille au cours du formage. A la cinquième étape le feuillard embouti est maintenu par les dévétisseurs sur l'outil supérieur 6 qui se dégage. Enfin, la figure 10 illustre qu'à la sixième étape l'outil inférieur 7 se met en position pour effectuer le formage de l'ailette A3 pour la seconde fois et l'ailette A4 pour la première fois. A l'issu de ces six étapes, le cycle de formage reprend à la première étape. Comme il a été écrit plus haut, en se référant à la figure 1, les outillages utilisés jusqu'à présent présentent l'inconvénient majeur que l'espace de réception n'est pas uniforme le long des ondulations. L'invention propose un procédé qui permet de réaliser des outils qui pallient l'inconvénient de l'épaisseur irrégulière le long des ondulations. La figure 2 illustre le procédé selon l'invention. Cette figure montre les profilés conjugués d'une lame supérieure par exemple 6a et d'une lame inférieure 6b conférant entre eux au feuillard 4 l'ondulation de l'intercalaire 2, déterminée par les profils des lames de formage. L'épaisseur de l'intercalaire est désignée par la référence ep. On constate de part et d'autre de l'intercalaire 2 un jeu j/2 dont les dimensions sont exagérées par rapport à l'épaisseur du feuillard et qui est prévu pour prendre en compte par exemple un film de lubrifiant. De façon générale, le procédé selon l'invention consiste à établir la courbe de l'intercalaire au centre de celui-ci et ensuite d'ajouter en direction normale à cette courbe, de part et d'autre de celle-ci, une distance constante d qui est égale à la somme de l'épaisseur ep de l'intercalaire et du jeu j nécessaire au formage, divisé par deux, c'est-à-dire à la formule : A titre d'exemple, on décrira ci-après le procédé selon l'invention dans son application à un profilé d'ondulation sinusoïdale. La courbe qui sera donc une courbe sinusoïdale, indiquée en coordonnées cartésienne est par conséquent du type : Y= a sin (bx) Pour déterminer les deux profils conjugués selon la figure 2, on calcule pour chaque point de la courbe, deux autres points situés sur la normale à cette courbe, de part et d'autre de celle-ci, à la distance constante d indiquée plus haut. Ce sont ces points qui définissent les deux profilés conjugués. Plus précisément, pour une ondulation d'intercalaire sinusoïdale, afin de déterminer les coordonnées cartésiennes des points appartenant aux profils conjugués, on calcule l'angle de la tangente au chaque point de la courbe de base, par exemple Pl, puis on ajoute aux coordonnées cartésiennes xl, yl de ce point : dsin (0+7r) sur l'abscisse et dcos (8) sur l'ordonnée pour un profil conjugué et dsin (O) sur l'abscisse et dcos (O+n) sur l'ordonnée pour le second profil conjugué. Les coordonnées cartésiennes xcl, xc2, ycl et yc2 de ces deux points établis de part et d'autre de la courbe de base et qui sont situés sur les deux profils à obtenir sont comme suit : xcl = xl + d sin ++t) et ycl = yl + d cos xc2 = xl + d sin (8) et yc2 = yl + d cos (0+7c) Les outils supérieur et inférieur ainsi déterminés sont réalisés avantageusement dans un acier fortement allié (molybdène cobalt, chrome, tungstène et vanadium) et traité à une très haute dureté de par exemple 66 Hrc. La définition mathématique du profil permet un mode de fabrication sur machine automatique. Bien entendu, l'invention permet de réaliser des profils de formage d'intercalaires ondulés de toute forme souhaitée. Il suffit seulement d'établir, avantageusement mathématiquement, la courbe centrale de l'intercalaire et définir les points des profils de formage conjugués selon la méthode expliquée plus haut. L'invention permet ainsi de former des feuillards d'une épaisseur constante tout en évitant des risques de déchirures, inhérents au procédé de fabrication d'intercalaires, selon l'état de la technique. REVENDICATIONS 1. Outillage de formage d'éléments échangeurs thermique à surfaces d'échange thermique ondulés, notamment intercalaires, à partir d'un feuillard en un matériau déformable, tel du métal, entre deux surfaces présentant chacune un profilé ondulé en conséquence, du type comprenant au moins deux lames dont les faces en regard présentent lesdits profils ondulés de formage et qui sont écartés l'un de l'autre pour définir entre eux un espace de réception du feuillard à déformer, caractérisé en ce que les profils (A, B) sont configurés de façon que leur écart dans la direction de l'épaisseur de l'intercalaire est constante le long des ondulations dans l'espace entre les profils. 2. Procédé de réalisation des profils selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à définir la courbe qui passe par le centre du feuillard formé entre les deux profils (A, B) et à établir comme profils de formage ceux que l'on obtient en ajoutant de part et d'autre de ladite courbe pour chaque point de celle-ci, une distance constante dans la direction normale à cette courbe. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance constante (d) est égale à la somme de l'épaisseur (ep) de l'intercalaire (2) et des jeux (j) nécessaires au formage, divisé par deux.