Brevet FR3016133A1 — publié le 20150710

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une onde de garnissage perforée à partir d'une bande de matière en feuille, et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Les garnissages ondulés-croisés sont utilisés dans divers appareils : mélangeurs pour une phase unique, dispositifs d'échange de chaleur et/ou de 10 matière entre deux fluides. Une application particulière est la distillation, notamment la distillation d'air. Ces garnissages sont constitués de modules ou, en anglais, « packs » dont chacun est formé d'un empilement de bandes ondulées en oblique, alternativement dans un sens et dans l'autre. Ces bandes peuvent être perforées 15 ou non, et réalisées à partir de feuilles lisses ou texturées, généralement métalliques. Des exemples sont décrits dans le GB-A-1 004 046 et dans le CA-A-1 095 827. Dans le cas des colonnes de distillation, les bandes sont contenues dans des plans généraux verticaux. Les modules sont généralement tournés de 90 degrés 20 autour de l'axe de la colonne d'un module au suivant. Un procédé de fabrication décrit dans FR-A-2939339 utilise des réglettes pour plier et emboutir la bande de matière métallique en feuille éventuellement perforée, d'une onde de garnissage structuré. Il est connu de perforer la bande de matière avant sa mise en forme, au 25 cours d'une étape de poinçonnage au moyen d'une matrice qui est percée d'une série de trous de poinçonnage, et d'une série de poinçons complémentaires qui sont adaptés pour être entraînés en déplacement à travers un trou de poinçonnage associé pour poinçonner la bande. La partie de matière de la bande poinçonnée forme un copeau appelé 30 débouchure qui est délimitée par un bord périphérique de forme globalement complémentaire à la forme du trou de poinçonnage. Une grande partie des coûts de garnissage est liée au prix de la matière première. Les matériaux de base utilisés sont l'aluminium, le cuivre et l'acier inoxydable. Ces matériaux métalliques deviennent de plus en plus coûteux au fil 35 des années. Une solution simple est de diminuer l'épaisseur des bandes métalliques utilisées pour fabriquer les ondes de garnissage. Typiquement, les bandes métalliques peuvent présenter une épaisseur inférieure ou égale à 0,19 millimètres. Toutefois, la perforation de bandes de très faible épaisseur pose des problèmes de remontée des débouchures qui, au lieu de s'évacuer vers la partie inférieure de la matrice, ont tendance à s'évacuer vers la face supérieure de la matrice et ce malgré un système d'aspiration efficace des débouchures. Les débouchures finissent par s'accumuler en surface et peuvent provoquer 10 des pannes ou des détériorations de l'outil de poinçonnage. La présente invention vise notamment à résoudre cet inconvénient et se rapporte pour ce faire à un procédé de fabrication d'une onde de garnissage perforée à partir d'une bande de matière en feuille, le procédé comportant une étape de poinçonnage de la bande au moyen d'une matrice qui est percée d'au 15 moins un trou de poinçonnage, et d'au moins un poinçon qui est adapté pour être entraîné en déplacement pour coopérer avec le trou de poinçonnage pour poinçonner la bande, la portion de matière de la bande poinçonnée formant une débouchure délimitée par un bord périphérique de forme globalement complémentaire à la forme du trou de poinçonnage, caractérisé en ce que, au 20 cours de l'étape de poinçonnage, au moins une excroissance est formée sur le bord périphérique de la débouchure, l'excroissance étant adaptée pour s'opposer au retour de la débouchure à travers le trou de poinçonnage de la matrice. Selon une autre caractéristique, le trou de poinçonnage de la matrice est délimité par une paroi qui présente au moins une rainure qui s'étend globalement 25 suivant la direction de poinçonnage du poinçon. La rainure est conçue pour former l'excroissance sur la périphérie de la débouchure au cours de l'étape de poinçonnage. Selon un exemple de réalisation, la rainure s'étend en ligne droite sur la paroi du trou de poinçonnage. 30 Selon un autre exemple, la rainure s'étend en spirale sur la paroi du trou de poinçonnage. La rainure en spirale permet d'imprimer un mouvement de vrille à la débouchure au cours de son éjection à travers le trou de poinçonnage. Selon un autre aspect, la paroi du trou de poinçonnage présente une forme globalement cylindrique. Aussi, le procédé comporte une étape de pliage de la bande qui consiste à donner une forme ondulée à la bande au moyen de deux réglettes opposées à 5 mouvement relatif alternatif de rapprochement-éloignement. L'étape de pliage, qui est réalisée à la suite de l'étape de poinçonnage, permet de transformer la bande de matière en onde de garnissage. L'invention concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en qu'il comporte : 10 - une matrice percée d'au moins un trou de poinçonnage qui est délimité par une paroi, ladite paroi présentant au moins une rainure qui est conçue pour former au moins une excroissance s'étendant depuis le bord périphérique de la débouchure formée à la suite du poinçonnage de la bande, et - au moins un poinçon qui est adapté pour être entraîné en déplacement 15 pour coopérer avec le trou de poinçonnage pour poinçonner la bande. Selon un exemple de réalisation, la rainure s'étend en ligne droite sur la paroi du trou de poinçonnage. Selon un autre exemple de réalisation, la rainure s'étend en spirale sur la paroi du trou de poinçonnage. 20 Selon un exemple de réalisation préféré, la rainure du trou de poinçonnage est réalisée par électroérosion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale, qui illustre l'étape de poinçonnage d'une bande de matière au moyen d'un poinçon supérieur en position repos et d'une matrice inférieure, selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale, qui illustre le poinçon de la figure 1 dans une position de poinçonnage ; 30 - la figure 3 est une vue schématique en perspective, qui illustre une bande de matière formant onde de garnissage après pliage ; - la figure 4 est une vue de détail de dessus, qui illustre un trou de poinçonnage formé dans le poinçon, comportant quatre rainures ; 3016 133 4 - la figure 5 est une vue schématique en perspective, qui illustre la bande de matière perforée agencée sur la matrice et une débouchure formée par le poinçonnage ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective, qui illustre une paroi 5 d'un trou de poinçonnage de la matrice comportant trois rainures en forme d'hélice. Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions « supérieur », « inférieur » et « bas », « haut » en référence à la partie supérieure et à la partie inférieure respectivement des figures 1 et 2. 10 De plus, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures, dont l'axe L est parallèle à la direction de déplacement du poinçon. On a représenté à la figure 1 un dispositif 10 pour la mise en oeuvre d'un 15 procédé de fabrication d'une onde de garnissage 12 perforée, représentée à la figure 3, à partir d'une bande 14 métallique en feuille. Le dispositif 10 comporte une matrice 16 inférieure percée de deux trous 18 de poinçonnage, et deux poinçons 20 supérieurs complémentaires qui sont chacun agencés au dessus d'un trou 18 associé. 20 Par soucis de simplification, le nombre de trou 18 de poinçonnage et de poinçons est limité à deux. Toutefois, ce nombre peut s'élever à plusieurs dizaines ou plutôt centaines pour réaliser un grand nombre de perforation simultanément. Les poinçons 20 sont entraînés en déplacement de haut en bas suivant une direction verticale de poinçonnage illustrée par la flèche F à la figure 2, depuis une 25 position initiale de repos représentée à la figure 1, jusqu'à une position finale de poinçonnage représentée à la figure 2, de façon à traverser les trous 18 associés, pour poinçonner la bande 14. A cet effet, les poinçons 20 sont portés par un outil de presse (non représenté) qui est mû par un actionneur (non représenté). 30 Chaque poinçon 20 présente la forme d'un cylindre qui s'étend verticalement suivant la direction de poinçonnage. De même, les trous 18 de poinçonnage présentent chacun une forme complémentaire à la forme des poinçons 20, ici une forme cylindrique qui s'étend verticalement suivant un axe A. Toutefois, les trous 18 de poinçonnage et les poinçons 20 associés peuvent 5 présenter d'autres formes, comme une forme de section carrée ou de section triangulaire par exemple. Aussi, les trous 18 de poinçonnage peuvent présenter une forme tronconique. Comme on peut le voir aux figures 4 et 5, chaque trou 18 est délimité par une paroi 22 présentant des rainures 24 qui sont au nombre de quatre selon l'exemple 10 de réalisation de l'invention décrit ici. De plus, les rainures 24 sont réparties de façon régulière autour de l'axe A de chaque trou 18. Chaque rainure 24 est conçue pour former une excroissance 26 qui s'étend depuis le bord périphérique 27 de la débouchure 28 formée au cours du 15 poinçonnage de la bande 14. On appelle débouchure 28 le copeau cisaillé dans la bande 14 au cours du poinçonnage. A cet effet, chaque rainure 24 forme dans la paroi 22 un renfoncement radial qui s'étend verticalement de façon rectiligne suivant la direction F de poinçonnage des poinçons 20. 20 Les rainures 24 représentées aux figures 4 et 5 présentent une section triangulaire. Toutefois, à titre non limitatif, les rainures 24 peuvent présenter d'autres formes, par exemple une forme de section semi-circulaire ou carrés par exemple. Selon un exemple de réalisation préféré, les rainures 24 sont réalisées par 25 électroérosion. En référence à la figure 5, chaque débouchure 28 présente une forme sensiblement complémentaire à la forme du trou 18 de poinçonnage associé, de sorte que chaque débouchure 28 est délimitée ici par un bord périphérique 27 cylindrique comportant quatre excroissances 26 qui s'étendent radialement vers 30 l'extérieur de la débouchure 28 associée. Les excroissances des débouchures n'ont pas exactement la forme des rainures. Dans cette zone, les excroissances peuvent être un peu arrachées ou déchirées. Il en est de même pour les trous de la feuille poinçonnée. Ainsi, les excroissances 26 agissent à la manière de griffes qui s'opposent au retour de la débouchure 28 vers le haut à travers le trou 18 de poinçonnage de la matrice 16. En effet, le retour des poinçons 20 vers leur position initiale de repos peut 5 provoquer un courant d'air ascendant d'aspiration à travers les trous 18 de poinçonnage, qui tend à aspirer les débouchures 28. Selon une variante de réalisation du dispositif 10 selon l'invention, représentée à la figure 6, la paroi 22 de chaque trou 18 de poinçonnage comporte trois rainures 24 qui s'étendent en spirale autour de l'axe A de chaque trou 18 et 10 qui sont décalées entre elles de 120 degrés. Cette caractéristique permet d'imprimer un mouvement de vrille à la débouchure 28, à la manière d'une balle dans un canon rayé d'arme à feu. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une onde de garnissage 12 perforée. 15 Le procédé comporte notamment une étape de poinçonnage de la bande 14 métallique au moyen de la matrice 16 des poinçons 20 décrits précédemment. Au cours de l'étape de poinçonnage, les poinçons 20 sont entraînés en déplacement depuis leur position de repos jusqu'à leur position de poinçonnage. Les portions de la bande 14 métallique qui sont interposées entre les 20 poinçons 20 et les trous 18 de la matrice 16 sont cisaillées et forment les débouchures 28 décrites précédemment. Aussi, les rainures 24 formées dans la paroi 22 de chaque trou 18 de poinçonnage forment les excroissances 26 à la périphérie des débouchures 28 par cisaillement ou arrachement de la bande 14 métallique. 25 Au cours de leur remontée vers leur position de repos, les poinçons 20 engendrent un courant d'air ascendant qui tend à aspirer les débouchures 28, lesquelles restent au dessous de la matrice 16 grâce aux excroissances 26 formant griffes qui s'opposent à la remontée des débouchures 28 à travers les trous 18 de poinçonnage. 30 De plus, le procédé de fabrication comporte une étape de pliage de la bande 14 perforée, qui est réalisée à la suite de l'étape de poinçonnage, et qui consiste à donner une forme ondulée à la bande 14 au moyen de deux réglettes (non représentées) opposées à mouvement relatif alternatif de rapprochement-éloignement. L'étape de pliage est par exemple décrite en détail dans le document FR-A2939339. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une onde de garnissage (12) perforée à partir d'une bande (14) de matière en feuille, le procédé comportant une étape de poinçonnage de la bande (14) au moyen d'une matrice (16) qui est percée d'au moins un trou (18) de poinçonnage, et d'au moins un poinçon (20) qui est adapté pour être entraîné en déplacement pour coopérer avec le trou (18) de 10 poinçonnage pour poinçonner la bande (14), la portion de matière de la bande (14) poinçonnée formant une débouchure (28) délimitée par un bord périphérique (27) de forme globalement complémentaire à la forme du trou (18) de poinçonnage, caractérisé en ce que, au cours de l'étape de poinçonnage, au moins une excroissance (26) est formée sur le bord périphérique (27) de la 15 débouchure (28), l'excroissance (26) étant adaptée pour s'opposer au retour de la débouchure (28) à travers le trou (18) de poinçonnage de la matrice (16). 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou (18) de poinçonnage de la matrice (16) est délimité par une paroi (22) qui 20 présente au moins une rainure (24) qui s'étend globalement suivant la direction de poinçonnage du poinçon (20). 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que I a rainure (24) s'étend en ligne droite sur la paroi (22) du trou (18) de 25 poinçonnage. 4. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rainure (24) s'étend en spirale sur la paroi (22) du trou (18) de poinçonnage. 30 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la paroi (22) du trou (18) de poinçonnage présente une forme globalement cylindrique. 3016 133 9 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de pliage de la bande (14) qui consiste à donner une forme ondulée à la bande au moyen de deux réglettes opposées à mouvement relatif alternatif de rapprochement-éloignement. 7. Dispositif (10) pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comporte : - une matrice (16) percée d'au moins un trou (18) de poinçonnage qui est délimité par une paroi (22), ladite paroi (22) présentant au moins une rainure (24) qui est conçue pour former au moins une excroissance (26) s'étendant depuis le bord périphérique (27) de la débouchure (28) formée à la suite du poinçonnage de la bande (14), et - au moins un poinçon (20) qui est adapté pour être entraîné en déplacement pour coopérer avec le trou (18) de poinçonnage pour poinçonner la 15 bande (18). 8. Dispositif (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rainure (24) s'étend en ligne droite sur la paroi (22) du trou (18) de poinçonnage. 20 9. Dispositif (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rainure (24) s'étend en spirale sur la paroi (22) du trou (18) de poinçonnage. 10. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la rainure (24) du trou (18) de poinçonnage est réalisée par 25 électroérosion.