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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DES
TUBES A AILETTES.
L'invention concerne un procédé et un,appareil pour la fabrication des tubes a ailettes.
L'invention concerne particulièrement la fabrica- tion de tubes à ailettes où une ailette en hélice pour la transmission de chaleur, ou analogue, est enroulée sur un tube fini en soi. Suivant l'invention, ce tube se déplace longitudinalement dans la machine et reçoit en même temps un mouvement de rotation. L'invention donne un appareil enrouleur d'ailette simplifié ainsi qu'un procédé pour effectuer les mouvements du: tube indiqués ci-dessus.
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Sur le dessin annexé :
La fig.1 est une élévation latérale de l'appareil à poser l'ailette, ou tête-enrouleuse, avec parties suppri- mées et d'autres en coupe, représentant un tube en place avec le métal d'ailette en cours d'enroulement .
La fig,la est une vue représentant une variante du mode d'enroulement de l'ailette.
La fig.2 est une vue en bout de la tête enrouleuse prise de la gauche de la fig.l .
Les fig. 3, 4 et 5 sont des vues en coupe suivant les lignes correspondantes de la fig.2, représentant la construction des matrices donnant au métal de l'ailette la section en L avant enroulement sur e tube .
La fig.6 est une vue en plan de la tête enrouleuse.
La fig.7 est une vue en perspective de l'un des éléments de matrice.
Là fig. 8 est une vue en perspective de l'élément complémentaire de matrice.
La fig.9 est une vue à plus grande échelle repré- sentant en détail une opération sur l'ailette au moment OÙ va commencer l'enroulement.
La fig.10 est une vue en coupe partielle d'une nouvelle variante de tube à. ailettes.
La fig.ll est une vue analogue à la fig.10 repré- sentant une nouvelle variante de tube pouvant être obtenu et pour lequel un tube fini en soi n'est pas utilisé.
Sur la fig.l, un tube fini en soi de toute fabri- cation désirée est représenté en 1, et une ailette en spi- rale est représentée comme formée d'une ailette hélicoïdale 2 relevée sur une bande de métal .5 posée à plat sur le tube.
On verra ainsi que le métal de l'ailette est de section transversale en L qu'elle garde lorsqu'elle est en place sur le tube.
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La tête enrouleuse comporte d'abord deux galets presseurs commandés 5 et 6 , le galet 5 étant monté sur un arbre 7 et commandé par les pignons à et 8a avec interposi- tion d'un palier de butée en 9. Le galet .2 est monté sur un arbre 10 portant à son extrémité inférieure un engrenage 11 . Un arbre décommande 12 porte le pignon 13 s'engrenant avec la roue 11 et également avec la roue 14 qui commande l'arbre sur lequel le pignon 8 est monté.
L'arbre 10 sur lequel le gale 6 est monté, tourne dans un palier 15 qui est réglable de façon que le galet 6 puisse être rapproché ou éloigné du galet 5 et réglé angulairement par rapport à ce galeti Pour le montage réglable de ce palier, on peut disposer plusieurs vis de serrage 16' et 17, 18 et 19 , qui attaquent le palier de plusieurs cotés pour le maintenir en position. Il est évident que, par le jeu de ces vis, la position angulaire du galet 6 de même que la distance entre ce galet et le galet 5 peuvent être modifiées. (le réglage affecte égale- ment la roue 11, mais les dents en prise avec le pignon ont assez de jeu pour le permettre.
Le métal pour le tube à ailette est de préférence en bande plate lorsqu'il est introduit dans la tête et il passe entre des matrices appropriées pour lui donner sa section transversale en L juste au moment d'être enroulé sur le tube. Quoique ceci soit préférable, on peut in- troduire le métal dans la machine sous la forme angulaire.
Toutefois, sur la fig.2. le métal en bande est introduit dans la machine au point portant la référence appropriée.
A ce pointa le métal est saisi par 1 e s éléments complémen- taires de matriçage 20 et .il . Ces éléments s'ajustent en- semble au moyen des broches 22 qui font saillie à travers
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les ouvertures 23 (fig.7 et 8). On interpose de préférence des ressorts24 entre les éléments de matriçage et, afin d'assembler ces éléments avec la pression nécessaire pour le travail, on utilise un dispositif pivotant de verrouil- lage 25 (fig.6. Dans une position représentée sur cette figure, l'élément de verrouillage maintient ensemble les matrices prêtes à fonctionner. Afin de séparer ces matrices, on met l'élément de verrouillage dans la position repré- sentée en pointillé et les ressorts à boudins obligent les matrices à s'ouvrir, .
Ceci permet l'amorçage et la première mise en marche de la, machine. Ainsi qu'on le verra sur les fig.3, 4 et 5, ces éléments de matriçage amorcent d'abord sur le métal de la bande une faible cour- bequ'ils augmentent graduellement jusqu'à ce que ce métal ait une section transversale formant un angle droit. Les lignes pointillées (fig.6) montrent le changement graduel de la forme donnée au métal de la bande.
Dans le fonctionnement du mécanisme tel qu'il a été décrit jusqu'ici, les galets de pression 5 et 6 reçoi- vent un mouvement de rotation. Le métal ayant été intro- duit on poussé entre ces galetase trouve par la engagé avec la partie ailette 1 directement en prise entre les galets ,
Cesgalets sont rapprochés avec un e pression suffisante pour entraîner le métal à travers les matrices si bien qu'aucun autre mécanisme d'aménagé du métal n'est néces- saire. Le, galet .2. est réglé de façon que sa surface en prise avea l'ailette forme un angle avec les surfaces du galet 5, comme représenté sur les fig.l à. 9.
La pression entre ces galets est réglée pour aomprimer le métal de l'ailette 2 avec le métal près du bord extérieur de cette ailette 2 comprimé plus fortement qu'il ne l'est près du
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bord intérieur ou près du tube. Comme d'autre part l'ai- lette 2 doit être enroulée en hélice, le diamètre au bord extérieur du tube doit nécessairement être plus grand que le diamètre de son bord intérieur ou au point où il se -termine sur le tube, et en raison de la compression du métal et de l'amincissement de l'ailette près de son bord exté- rieur, ou plutôt l'amincissement progressif depuisson bord intérieur jusqu'à son bord extérieur, on obtient cette augmentation de diamètre.
En fait le métal est compressé de telle sort.e que l'ailette reçoit de cette compression une courbure, et cette courbure est telle que le diamètre intérieur normal de l'ailette est inférieur au diamètre du tube.
Par mite, lorsque la machine fonctionne, le métal de l'ailette se déplace sous le tube 1 où el;Le reçoit une courbure par suite de la compression du métal de l'ai- lette si bien que ce métal se déplace vers le haut et autour du tube. Le métal de l'ailette, par suite de son diamètre intérieur normal inférieur au diamètre extérieur du tube, serre ae tube très fortement .
Il y a lieu maintenant de décrire la façon dont le tube se déplace longitudinalement et tourne. On se rappel- lera que le métal de 1'*ailette reçoit une courbure qui lui fait serrer fortement le tube .,0 Ce métal est en outre obligé d'avancer l'action des galets,. Disposé immédiate- ment au,.dessus des galets et au-dessus.du tube se trouve ce que l'on peut appeler un coussinet de guidage 26 (fig.
1 et6). Ce coussinet de guidage a une surface biaise 27 et est depréférence interchangeable étantMaintenu de façon amovible sur l'appareil par des vis convenables
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28. Comme la fig.6 le représente probablement le mieux, le métal se déplae autour du tube et la partie ailette se trouve en contact avec la surface biaise .il... du coussinet de guidage. Par suite du fait que le métal est en prise serrée sur le tube, ce tube reçoit un mouvement de rota- tion au fur et à. mesure que le métal de l'ailette est amené ou poussé sur le tube par les galets .
En même temps, l'ailette est en prise avec la surface biaise où il se produit un effet de came si bien que l'ailette avec le tube sut lequel elle est fortement serrée, sont tous deux déplacés vers l'avant. Ainsi, dans la continuation de l'opé- ration, le tube reçoit un mouvement de rotation et un mouvement d'avancement sur la machine par suite de l'en- roulement sur lui du métal de lailette. En outre, le pas de la surface biaise du coussinet de guidage détermine le pas de l'ailette hélicoïdale. Comme ce coussinet de guidage est interchangeable, des coussinets pour différents pas peuvent être utilisés pour obtenir des ailettes à des pas différents.
Comme représenté sur la fig.l, 'la partie 3 du métal en prise avec le tube est disposée de façon que les circonvolutions adjacentes sont en about les unes contre les autres, et le coussinet de guidage est établi pour donner le pas nécessaire pour obtenir ce résultat.
Toutefois, sur la fig.la, les parties entourant le tube se recouvrent et, pour obtenir ce résultat, il suffit d'utiliser un coussinet de guidage convenablement établi pour réduire le pas de l'ailette hélicoïdale. Sur la fig.10, le pas de cette ailette a été augmenté si bien que les circonvolutions du métal de l'ailette sont espacées les unes des autres. Ce ré sultat peut être obtenu en utili- sant un coussinet de guidage convenablement établi. Il fait comme de juste partie de l'invention de faire varier la largeur de la bande 3 de métal en prise sur le tube afin
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d'obtenir le recouvrement sans changer le coussinet de guidage.
La modification de la largeur de la bande de l'ailette en prise sur le tube pour obtenir d'autres résultats différents, avec ou sans changement du coussinet de guidage, fait également partie de l'invention.
Il est, également possible avec le guidage repré- senté 'ici de fabriquer un tube avec parties à recouvrement. mais sans avoir à l'intérieur de tube fini en soi. Un tel tube est représenté sur la figure 11.
Après que l'ailette a été enroulée sur le tube, l'ensemble peut être ou ne pas être plongé dans un bain d'une substance fermant les points telle que la soudure.
Un t el bain forme un joint hermétique entre le tube et l'ailette , mais-le tube peut être utilisé d'une façon satisfaisante sans application de la soudure.
En fabriquant la forme de tube représentée sur la fig.11, lee différentes circonvolutions sont à recouvre- ment pour former un corps tubulaire Au lieu d'utiliser un tube fini en soi sur lequel -les, circonvolutions sont enroulées, un mandrin peut être utilisé pour les enroule- ments à recouvrement. L'utilisation d'un tel mandrin est toutefois déjà ancienne et généralement comprise par les hommes de l'art, et en conséquence, elle n'est pas repré- sentée. Avec un tube de ce genre,, il est préférable de terminer et de fermer les joints des circonvolutions au moyen de soudure, ou analogue, afin de rendre le tube étan- che aux fluides.