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"Construction de tube à ailettes".
La présente invention concerne des perfectionnements aux appareils d'échange de chaleur et elle a pour but plus particulièrement de fournir un élément ou une construction à surface étendus qui est simple de fabrication, efficace de fonc- tionnement et facile et peut coûteux à produire.
L'invention a en outre pour objet de fournir un élé- ment à surface étendue ou un élément de tube à ailettes pour l'emploi comme pièce constitutive de radiateurs pour le chauffa- ge des locaux, de radiateurs pour le système de refroidissement d'automobiles, comme groupe de refroidissement pour les réfri- gérateurs mécaniques et pour d'autres applications.
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En outre, l'invention a pour but de fournir une construc- tion à surface étendue ou de tube à ailette du genre spécifie, dans laquelle une série d'éléments de forme analogue sont unis sous la forme d'une construction à double paroi dont les par- ties de paroi extérieures sont pourvues d'organes à surface étendue et dont les parties de paroi intérieure se rejoignent sensiblement bout à bout pour former une surface de paroi lisse ininterrompue pour la construction de tube dans son ensemble et servent à renforcer cette dernière.
L'invention a en outre pour but de fournir un élément du genre spécifié dans lequel un certain nombre de sections emboi- tées sont fixées ensemble d'une manière étanche sans nécessi- ter en général un agent intermédiaire séparé pour former un tube allongé pourvu à intervalles d'organes à surface étendue ou d'ailettes.
L'invention a encore pour but de fournir un élément du genre spécifié dans lequel le bord 'intérieur des organes à sur- face étendue ou des ailettes est fixé solidement dans une masse relativement grande de métal faisant partie de l'organe tubu- laire d'un élément contigu.
L'invention a en outre pour but de fournir un élément de la nature spécifiée, fait en tôle, dans lequel les bords in- ternes de l'organe à surface étendue et la partie adjacente de la paroi de l'organe tubulaire sont solidement serrés en rela- tion de conduction de chaleur entre une paire de nervules annu- maires ou de brides s'étendant latéralement vers l'extérieur sur la paroi de l'organe tubulaire d'un élément contigu.
L'invention a en outre pour but de fournir une construc- tion de tube à ailettes dont la paroi extérieure renferme une partie annulairement ondulée ou pliée, ayant des ailettes en- tre certaines de ces ondulations ou parties pliées et dont la paroi intérieure consiste en une série de parties cylindriques correspondantes disposées bout à bout, avecla partie cylcindri- tque d'un ,élément couvrant complètement l'extrémité interne des ondulations et des plis d'uns élément : contigu et formant
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une paroi sensiblement lisse et ininterrompue de la construc- tion de tube dans son ensemble.
L'invention a en outre pour but de fournir une construc- tion de tube à ailettes composée d'une série d'éléments em- bottés, dans laquelle l'organe tubulaire de chaque élément est ondulé transversalement pour former une série de portions de paroi cylindriques relativement étroites, et des nervures annulaires ou brides s'étendant vers l'extérieur à partir de celles-ci sensiblement à angles droits par rapport à l'axe lon- gitudinal de son organe tubulaire, et entre certaines desquel- les est fixée la partie à ailette ou extrémité à ailette d'un élément contigu.
L'invention a en outre pour but de fournir une construc- tion de tube à ailettes dans laquelle des parties de la paroi cylindrique de l'organe tubulaire sont formées d'une seule épaisseur de tôle et les nervures ou brides annulaires dispo- séeslatéralement, qui sont destinées à renforcer les ailettes conjuguées et les parties des éléments contigus, comprennent des épaisseurs doubles du métal en vue de renforcer la struc- ture du tube dans son ensemble et de former des joints étanches au fluide entre les différentes pièces coopérant.
D'autres buts apparaîtront d'eux mêmes ou seront spécifiés ci-après.
Pour atteindre ces différents buts, la présente invention consiste en des caractéristiques nouvelles de construction et comprend la combinaison, la connexion et la disposition des pièces décrites ci-après et spécifiées dans les revendications.
Dans les dessins annexés :
La fig. 1 est une vue de coté en élévation montrant un radiateur renfermant une forme de tube à ailettes consùuit sui- vant la présente invention.
La fig. 2 est une coupe médiane de détail à plus grande échelle d'un des éléments tubulaires formant une partie consti- tutive du tube à ailettes.
La' fig. 3 est une vue analogue montrant un certain nom- bre d'éléments tubulaires reliés pour former un tube à ailettes.
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La fige 4 est une coupe médiane de détail . plus grande échelle d'un organe d'extrémité ou d'une ferrure pour fixer une extrémité d'un tube à un collecteur.
La fig . 5 est une vue semblable montrant la manière de fixer l'extrémité opposée d'un tube à son collecteur respectif.
La fig. 6 est une vue de face montrant un disque de métal à partir duquel l'élément tubulaire est formé.
La fig. 7 est une coupe mécüane montrant une paire de matrices et la forme de l'ébauche résultant de la première opé- ration d'étirage.
La fig. 8 est une vue semblable montrant la forme de l'ébauche résultant de la seconde opération d'étirage.
La fige 9 est une vue analogue montrant la forme de l'é- bauche résultant de la troisième opération d'étirage et le fond de l'ébauche percé.
]La fig. 10 est une coupe médiane verticale partielle montrant des rouleaux mâles et femelles pour onduler transversa- et lement la paroi de l'ébauche produite/pour rendre conique l'ex- trémité de celle-ci.
La fig. 11 est une coupe médiane montrant une paire de matrices et deux éléments tubulaires ou ébauches en position pour le premier assemblage.
La fig. 12 est une vue semblablesà la fig. 10 montrant l'outil de dilatation formant le bourrelet sur l'élément supérieur ¯ou intérieur et pressant ce dernier en prise avec le côté intérieur de son ondulation correspondante de 1'élément inférieur ou exté- rieur.
La fig. 13 est une vue semblable montrant les matrices ayant comprimé les différentes ondulations d'éléments contigu$ pour les unir convenablement, et le mandrin ayant redressé et refoulé l'extrémité conique de l'élément supérieur ou intérieur contre le côté interne ou la paroi de l'élément inférieur ou ex- térieur.
La fige 14 est une vue semblable montrant les matrices séparées horizontalement pour libérer les éléments tubulaires re-
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liés et le mandrin de sertissage retiré.
Si l'on se reporte plus particulièrement à la fig. 1, 10 désigne un radiateur pour les échanges.-de chaleur. Sur cette figure le radiateur est représente comme comprenant deux col- lecteurs creux en métal coulé 11, 11a pourvus sur leurs c8tés intérieurs et extérieurs respectivement de bossages '12,12a. Les bossages 12 sur le côté extérieur de chaque collecteur sont fi- letés pour recevoir des----bouchons vissés 13 et les extrémités de tuyaux d'alimentation et de retour 14 et 15, communiquant respectivement avec une source de fluide de chauffage., Les bossages 12a sur les cotés internes des collecteurs sont desti- nés à recevoir et à maintenir les extrémités des tubes à ailet- tes 16 qui peuvent être fixés à ceux-ci de n'importe quelle manière appropriée.
Dans le présent exemple et pour l'explica- tion seulement, les surfaces intérieures des bossages 12a sont pourvues de rainures annulaires 17 dans lesquelles les extré- mités tubulaires des tubes à ailettes 16 sont dilatées par un outil de dilatation qui peut être introduit dans les collecteurs 11, lla par les bossages 12 des côtés extérieurs des collecteurs qui sont ensuite fermés par les bouchons 13.
Chaque tube à ailettes 16 consiste en un certain nombre d'éléments représentés à la fig.2. reliés ensemble pour former la structure d'une pièce 16, fig. 3. Chaque élément 18 renferme une partie tubulaire 19 et une bride plate circulaire 20 s'éten- dant latéralement à partir d'une extrémité de cette partie tubu- laire 19. Avant que l'élément soit relié aux éléments restants ou contigus constituant le tube, la partie tubulaire 19 est pour- vue d'une série d'ondulations ou de plis s'étendant vers l'in- térieur et vers l'extérieur 21,22,23,24,25,26 et se termine à son extrémité libre par un bout conique vers l'intérieur ou ré- tréci 27 pour faciliter l'adapatation de l'élément dans'l'ex- trémité à bride d'un élément continu.
Lorsque la partie tubulai- re 19 d'un élément est fixée complètement à son élément contigu voisin, l'extrémité conique rétrécie 27 qui a été dilatée con-
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tre le c8té interne ou la paroi de cet élément contigu, forme un tablier dont l'extrémité inférieure est sensiblement en prise avec la partie supérieure du tablier 27 de cet élément contigu et forme avec celui-ci une paroi intérieure lisse ininterrompue, enfermant ou couvrant les parties ondulées des éléments tubulaires et servant à renforcer intérieurement le tube 16 dans son ensemble.
Pour former l'élément tubulaire 18, une feuille de métal 30, en cuivre ou en une autre matière appropriée, représentée à. la fig. 6, est soumise à l'action d'une série de matrices, 31,32, com- me le montre la fig.7 et un renfoncement central peu profond 33 est formé. L'ébauche ainsi façonnée est alors soumise à l'action d'une seconde série semblable de matrices 34,35 et le renfonce- ment central 33 de l'ébauche est'approfondi comme le montre la fig.
8. L'ébauche rofondie est alors soumise à unetroisième série de matrices 36,37 et le renfoncement central dans l'ébauche est en- core approfondi et le fond 30a est poinçonné par la partie en for- me de poinçon 36a comme le montre la fig. 9, ce qui produit une ébauche ayant la forme représentée à la coupe médiane de la fig.
9 dans laquelle la bride 20 et la partie tubulaire 19 sont lisses et l'extrémité libre de la partie tubulaire 19 est pourvue d'un court rebord s'étendant vers l'intérieur.
L'ébauche ainsi développée est ensuite soumise à l'action de matrices appropriées ou de roulettes telles que 39,45, repré- sentées à la fig. 10 et les bourrelets annulaires d'ondulation 22 et 24 s'étendant vers l'extérieur sont formés sur l'ébauche et le rebord 30a stétendant vers l'intérieur à l'extrémité libre infé- rieure de la partie tubulaire 19 est rendu conique vers l'intérieur en 27. De préférence, l'ondulation 24 est faite un peu plus pro- fonde que l'ondulation 22 et ces ondulations sont espacées l'une de l'autre par une ondulation intermédiaire 23 et l'ondulation 22 est séparée de la bride latérale par une étroite ondulation arron- die 21.
L'ondulation 24 est unie directement à l'extrémité supé- rieure de l'extrémité 27, conique vers le bas et vers l'intérieur, de la partie tubulaire 19, comme le montre la fig. 2.
Ensuite, l'ébahche représentée à la fig. 2 est introduite
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entre les deux organes 40a d'une matrice inférieure 40 avec la bride 20 de l'ébauche reposant sur la surface supérieure de ces organes et une seconde ébauche est introduite entre les organes coopérants, en deux pièces, 41a, d'une matrice supérieure 41, après quoi cette matrice supérieure est abaissée jusqu'à ce que sa face inférieure vienne en prise avec la face supérieure de la bride 20 de la première ébauche mentionnée et maintienne celle-ci solidement en position comme le montre la fig. Il.
Les organes 40a de la matrice inférieure sont pourvus le long des ouvertures 40b formées par leur bord interne, de cavités annulaires µce, 40d, et 40e pour recevoir les ondulations 22,24,25 de la premè- re ébauche mentionnée, et les organes 41a de la matrice supérieu- re sont pourvus, le long de l'ouverture 41b de leurs bords inté- rieurs, d'une rainure annulaire 41c pour recevoir le rebord 24 de la seconde ébauche. Des ressorts 42 sont interposés entre la matrice supérieure 41 et la matrice inférieure 40 et servent à séparer ces matrices verticalement lorsque les organes 41a de la matrice supérieure sont retirés v erticalement.
Lorsqu'on amène les matrices 41,41a l'une contre l'autre, comme le montre la fig. 11, l'ondulation 21 à la jonction de l'organe tubulaire 19 et de la bride 20 est doublée ou aplatie et la face inférieure de l'ondulation 24 de l'ébauche supérieure est amenée en prise avec le bord intérieur de la bride 20 de l'ébauche intérieure. Ensuite, un poinçon de dilatation 43 pré- sentant un bourrelet 43a à son bord inférieur est abaissé dans les ébauches assemblées, et la paroi de la partie tubulaire 19 de l'ébauche supérieure adjacente à l'extrémité supérieure de la partie conique 27est refoulée vers l'extérieur pour former l'ondulation annulaire,26 et est pressée en contact intime avec le côté interne de l'ondulation ordinaire 22 de:.l'ébauche infé- rieure, comme le montre la fig. 12.
Cette opération'sert à rac- courcir la longueur de la partie conique 27 de l'ébauche supé- riéure et amène le bord inférieur de celle-ci en pri se avec l'ex- trémité supérieure de la partie conique de l'ébauche inférieure, après quoi un mandrin 44 est refoulé dans les ébauches assemblées
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et l'extrémité de la partie conique 27 de l'ébauche supérieure est refoulée vers ltextérieur contre le c8té interne ou la paroi.-. de l'ébauche inférieure, comme le montre la fig.
13, ce qui met les côtés internes de ces parties coniques 27 en alignement et en contact intime avec les côtés internes de l'ébauche extérieu- re ou inférieure pour former une paroi sensiblement lisse , inin- terrompue pour la structure du tube dans son ensemble.
Les matrices 40,41 sont alors ouvertes comme le montre la fig. 14, les ébauches assemblées sont libérées et avancées d'un cran, après quoi l'opération décrite ci-dessus est répétée jusqu'à ce qu'un nombre suffisant d'éléments tubulaires aient été assemblés;pour former un tube 16 de la longueur désirée.
Il est à remarquer que les ailettes 20 peuvent avoir n'importe quelle forme et quelles dimensions désirées et que ces ailettes peuvent être séparées plus ou moins suivant les be- soins.
Revendications.
EMI8.1
----------------------------- 1.- Dans une construction de tube à ailettes comprenant un cer- tain nombre d'éléments emboîtés comprenant chacun un organe à surface étendue et un rebord tubulaire partant de celui-ci, la disposition dans laquelle le rebord tubulaire a sa paroi annu- lairement pliée et assemblée, en un ou plusieurs points de sa longeur, aux parties de paroi d'éléments contigus, en substame comme ci-dessus décrit.
2. - Dans une construction de tube à ailettes, suivant la reven - dication 1, la disposition dans laquelle, la partie de paroi du rebord tubulaire possède un certain nombre de nervures annu- laires s'étendant latéralement entre deux organes à surface étendue, en substance comme ci-dessus décrit.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Finned tube construction".
The present invention relates to improvements in heat exchange apparatus, and more particularly it is to provide a large surface element or construction which is simple to manufacture, efficient in operation, and easy and possibly expensive to produce.
A further object of the invention is to provide an extended surface element or finned tube element for use as a component part of radiators for space heating, radiators for the space cooling system. automobiles, as a cooling unit for mechanical refrigerators and for other applications.
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Further, it is an object of the invention to provide an extended area or finned tube construction of the kind specified, in which a series of similarly shaped elements are united in the form of a double wall construction of which the outer wall portions are provided with extended surface members, the inner wall portions of which meet substantially end to end to form an uninterrupted smooth wall surface for the tube construction as a whole and serve to strengthen the latter .
It is further an object of the invention to provide a member of the kind specified in which a number of interlocking sections are secured together in a sealed manner without generally requiring a separate intermediate agent to form an elongated tube provided with intervals of extended surface organs or fins.
A further object of the invention is to provide a member of the kind specified in which the inner edge of the extended surface members or fins is securely fixed in a relatively large mass of metal forming part of the tubular member. 'a contiguous element.
A further object of the invention is to provide a member of the specified nature, made of sheet metal, in which the inner edges of the extended surface member and the adjacent part of the wall of the tubular member are securely clamped. in heat conduction relation between a pair of annular ribs or flanges extending laterally outward on the wall of the tubular member of an adjoining member.
A further object of the invention is to provide a finned tube construction, the outer wall of which contains an annularly corrugated or folded portion, having fins between some of these corrugations or folded portions, and the inner wall of which consists of. a series of corresponding cylindrical parts arranged end to end, with the cylindrical part of one, element completely covering the inner end of the corrugations and folds of one element: contiguous and forming
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a substantially smooth and uninterrupted wall of the tube construction as a whole.
The invention further aims to provide a finned tube construction composed of a series of interlocking elements, in which the tubular member of each element is transversely corrugated to form a series of wall portions. relatively narrow cylindrical, and annular ribs or flanges extending outwardly from them substantially at right angles to the longitudinal axis of its tubular member, and between some of these is fixed the fin portion or fin end of an adjoining member.
The invention further aims to provide a finned tube construction in which parts of the cylindrical wall of the tubular member are formed from a single thickness of sheet metal and the annular ribs or flanges disposed laterally, which are intended to reinforce the mating fins and the parts of the contiguous elements, comprise double thicknesses of the metal in order to reinforce the structure of the tube as a whole and to form fluid-tight joints between the various cooperating parts.
Other purposes will appear by themselves or will be specified below.
In order to achieve these various aims, the present invention consists of new construction features and comprises the combination, connection and arrangement of the parts described below and specified in the claims.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a side elevational view showing a radiator including a form of finned tube constructed in accordance with the present invention.
Fig. 2 is a detail, medial section on a larger scale of one of the tubular elements forming a constituent part of the finned tube.
The 'fig. 3 is a similar view showing a number of tubular elements connected to form a finned tube.
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Fig 4 is a detail mid section. larger scale of an end member or fitting to secure one end of a tube to a manifold.
Fig. 5 is a similar view showing how to attach the opposite end of a tube to its respective manifold.
Fig. 6 is a front view showing a metal disc from which the tubular member is formed.
Fig. 7 is a mechanical section showing a pair of dies and the shape of the blank resulting from the first stretching operation.
Fig. 8 is a similar view showing the shape of the blank resulting from the second stretching operation.
Fig. 9 is a similar view showing the shape of the blank resulting from the third stretching operation and the bottom of the blank drilled.
] Fig. 10 is a partial vertical median section showing male and female rollers for transversely corrugating the wall of the preform produced / for tapering the end thereof.
Fig. 11 is a median section showing a pair of dies and two tubular elements or blanks in position for the first assembly.
Fig. 12 is a view similar to FIG. 10 showing the expansion tool forming the bead on the upper or inner member and pressing the latter into engagement with the inner side of its corresponding corrugation of the lower or outer member.
Fig. 13 is a similar view showing the dies having compressed the various undulations of contiguous elements to unite them properly, and the mandrel having straightened and forced the conical end of the upper or internal element against the internal side or the wall of the lower or external element.
Fig 14 is a similar view showing the dies separated horizontally to release the re-tubular elements.
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bound and the crimp mandrel removed.
If we refer more particularly to FIG. 1, 10 designates a radiator for heat exchange. In this figure the radiator is shown as comprising two hollow cast metal manifolds 11, 11a provided on their inner and outer sides respectively with bosses '12, 12a. The bosses 12 on the outer side of each manifold are threaded to receive screw plugs 13 and the supply and return pipe ends 14 and 15, respectively communicating with a source of heating fluid. The bosses 12a on the inner sides of the manifolds are intended to receive and hold the ends of the finned tubes 16 which may be attached thereto in any suitable manner.
In the present example and for explanation only, the inner surfaces of the bosses 12a are provided with annular grooves 17 in which the tubular ends of the finned tubes 16 are expanded by an expansion tool which can be inserted into the tubes. collectors 11, 11a by the bosses 12 on the outer sides of the collectors which are then closed by the plugs 13.
Each finned tube 16 consists of a number of elements shown in Fig.2. connected together to form the structure of a part 16, fig. 3. Each element 18 includes a tubular portion 19 and a circular flat flange 20 extending laterally from one end of this tubular portion 19. Before the element is connected to the remaining or contiguous elements constituting the tube, the tubular portion 19 is provided with a series of corrugations or folds extending inward and outward 21,22,23,24,25,26 and terminates at its free end by an inwardly tapered or narrowed end 27 to facilitate the fitting of the member into the flanged end of a continuous member.
When the tubular portion 19 of an element is fully secured to its adjoining adjoining element, the narrowed conical end 27 which has been dilated con-
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being the internal side or the wall of this contiguous element, forms an apron whose lower end is substantially engaged with the upper part of the apron 27 of this contiguous element and forms therewith an uninterrupted smooth inner wall, enclosing or covering the corrugated parts of the tubular elements and serving to internally reinforce the tube 16 as a whole.
To form the tubular element 18, a sheet of metal 30, of copper or other suitable material, shown at. fig. 6, is subjected to the action of a series of dies, 31,32, as shown in fig. 7 and a shallow central recess 33 is formed. The preform thus shaped is then subjected to the action of a second similar series of dies 34, 35 and the central recess 33 of the preform is deepened as shown in FIG.
8. The deepened blank is then subjected to a third series of dies 36,37 and the central recess in the blank is further deepened and the bottom 30a is punched by the punch-shaped part 36a as shown in Fig. fig. 9, which produces a blank having the shape shown in the middle section of FIG.
9 in which the flange 20 and the tubular part 19 are smooth and the free end of the tubular part 19 is provided with a short flange extending inwardly.
The blank thus developed is then subjected to the action of suitable dies or rollers such as 39,45, shown in FIG. 10 and the outwardly extending corrugation annular beads 22 and 24 are formed on the blank and the inwardly extending flange 30a at the lower free end of the tubular portion 19 is made tapered towards the inside. the interior at 27. Preferably, the corrugation 24 is made a little deeper than the corrugation 22 and these corrugations are spaced from each other by an intermediate corrugation 23 and the corrugation 22 is separated. of the side flange by a narrow rounded corrugation 21.
The corrugation 24 is united directly to the upper end of the end 27, tapered downward and inward, of the tubular part 19, as shown in FIG. 2.
Then, the bahche shown in FIG. 2 is introduced
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between the two members 40a of a lower die 40 with the flange 20 of the blank resting on the upper surface of these members and a second blank is introduced between the cooperating members, in two pieces, 41a, of an upper die 41 , after which this upper die is lowered until its lower face engages with the upper face of the flange 20 of the first mentioned blank and holds the latter firmly in position as shown in FIG. He.
The members 40a of the lower die are provided along the openings 40b formed by their internal edge, with annular cavities µce, 40d, and 40e to receive the corrugations 22,24,25 of the first mentioned blank, and the members 41a of the upper die are provided, along the opening 41b of their inner edges, with an annular groove 41c for receiving the flange 24 of the second blank. Springs 42 are interposed between the upper die 41 and the lower die 40 and serve to separate these dies vertically when the members 41a of the upper die are withdrawn vertically.
When the dies 41,41a are brought against each other, as shown in FIG. 11, the corrugation 21 at the junction of the tubular member 19 and the flange 20 is doubled or flattened and the underside of the corrugation 24 of the upper blank is brought into engagement with the inner edge of the flange 20 of the interior blank. Next, an expansion punch 43 having a bead 43a at its lower edge is lowered into the assembled blanks, and the wall of the tubular portion 19 of the upper blank adjacent to the upper end of the conical portion 27 is forced toward the outside to form the annular corrugation, 26 and is pressed into intimate contact with the inner side of the ordinary corrugation 22 of: the lower blank, as shown in FIG. 12.
This operation serves to shorten the length of the conical portion 27 of the upper blank and brings the lower edge thereof into engagement with the upper end of the conical portion of the lower blank. , after which a mandrel 44 is forced into the assembled blanks
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and the end of the conical portion 27 of the upper blank is forced outwardly against the internal side or the wall. of the lower blank, as shown in fig.
13, which brings the inner sides of these tapered portions 27 into alignment and intimate contact with the inner sides of the outer or lower blank to form a substantially smooth, uninterrupted wall for the structure of the tube as a whole. .
The dies 40,41 are then opened as shown in FIG. 14, the assembled blanks are released and advanced one notch, after which the above-described operation is repeated until a sufficient number of tubular members have been assembled; to form a tube 16 of the length desired.
It should be noted that the fins 20 can have any shape and size desired and that these fins can be separated more or less as required.
Claims.
EMI8.1
----------------------------- 1.- In a finned tube construction comprising a number of nested elements comprising each an extended surface member and a tubular rim extending therefrom, the arrangement in which the tubular rim has its wall annularly folded and joined, at one or more points along its length, to the wall portions of adjoining members , in substame as above described.
2. - In a finned tube construction, according to claim 1, the arrangement in which the wall portion of the tubular rim has a number of annular ribs extending laterally between two extended surface members, in substance as described above.
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