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Radiateur pour machines à combustion d'aéronefs et de ----------------------------------------------------- véhicules.
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La présente invention a trait à un radiateur en métal léger, à sa construction et à sa fabrication. Ce radiateur est destiné plus particulièrement aux installations de maohi- nes à combustion sur aéronefs et véhicules.
Les radiateurs connus sont généralement constitués par un assemblage de tubes et d'ailettes soudés ou brasés reliant les chambres d'eau. Ils sont en métal lourd et ne convien- nent guère à être employés pour le refroidissement des machi- nes à combustion installées sur les aéronefs,.en raison de leur poids élevé. Pour réduire'leur poids on a déjà tenté de remplacer le métal lourd par du métal léger. Mais ces essais se sont heurtés à de grosses difficultés pour souder ou braser les métaux légers et résister à la corrosion.
On a donc proposé de fixer les tubes de refroidisse- ment en métal léger aux chambres d'eau par un procédé de laminage ou par pression. Une telle fixation ne suffit pas, dans bien des cas, pour supporter les efforts appliqués aux radiateurs d'aéronefs. Avec les radiateurs connus, il n'est pas possible d'aménager une grande surface de refroidisse- ment dans un petit espace.
L'invention a donc pour objet la réalisation d'un ra-
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diateur en métal léger, construit sans utiliser de procédé de soudure ou de brasure. Avec ce radiateur on a une grande surface de refroidissement pour un poids réduit dans un es- pace restreint. Les tubes de refroidissement sont constitués par des tubes en métal léger à parois minces qui constituent un bloc de radiateur grâce à leur fixation sur les deux pla- ques de fond des chambres d'eau. Ces tubes sont aplatis sur la plus grande partie de leur longueur, et les parties cour- tes des extrémités cylindriques des tubes qu'il s'agit de fixer aux parois des chambres d'eau ont des parois présentant une augmentation d'épaisseur, et leur diamètre a été diminué par étirage.
Ce nouveau radiateur présente dono, avec un nombre réduit de tubes, la plus grande surface de refroidis- sement pour le plus faible encombrement, parce que la réduc- tion de leurs extrémités permet d'agencer les tubes dans les plaques de fond beaucoup plus près les uns des autres, que si leur diamètre n'était pas diminué. On obtient ainsi une ré- sistance à l'air et à l'avanoement aussi faible que possible de l'aéronef. Les parties aplaties des tubes du radiateur peuvent également être courbées pour pouvoir adapter le radia- teur aux contours d'un véhicule à moteur.
Une autre particularité de l'invention réside dans le mode de fixation des tubes du radiateur aux plaques de fond des chambres d'eau au moyen d'un outil dans le genre d'un mandrin, qui a pour effet d'écarter la matière constituant le tube, dans la zône où. il est en contact avec la paroi de la plaque de fond de la chambre à eau, et de la rabattre vers l'intérieur de cette chambre. Il se forme alors sur la partie intérieure de la chambre d'eau une plus forte épais- seur de la paroi du tube. D'autre part, l'outil étant de for- me conique, l'extrémité du tube ressortant à l'extérieur de la ohambre à eau se trouve renforcée par un bourrelet.
Au moment de la fixation du tube, il se produit donc une sorte
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de sertissage à froid de la matière de même qu'une compression intense du tube dans l'ouverture de passage de cette surface, ce qui donne lieu à une liaison très solide et parfaitement étanche.
L'utilisation de tubes en métal léger ayant une épais- seur de paroi de moins de 1/2 mm entre également dans le cadre de cette invention en vue de la fabrication de radia- teurs. Mais comme des tubes très fins ne possèdent pas une section suffisante pour permettre l'expansion de la matière dont ils sont faits, on pose sur la partie conique à l'extré- mité des tubes, des douilles spéciales. L'expansion ne se produit alors pas sur le tube lui-même, mais sur la douille.
A cet effet, celle-ci a une paroi munie d'un renflement inté- rieur. La matière constituant la douille est alors compri- mée de dedans en dehors à l'endroit de la surépaisseur au moyen d'un outil introduit à l'intérieur de la douille, de manière à former un bourrelet sur la chemise extérieure de la douille et une gorge annulaire dans la paroi du tube lui- même.
D'après une autre caractéristique de l'invention, on peut encore augmenter la surface de refroidissement en exécutant les tubes avec une partie aplatie comportant des ailettes.
Les ailettes ne sont pas prises dans une masse, mais elles sont alors obtenues par une opération d'emboutissage.
Un autre objet de l'invention consiste en outre dans le mode de fixation simplifiée des chambres à eau sur les faces correspondantes du radiateur.
On va maintenant expliquer en détail l'objet de l'in- vention, à l'aide du dessin annexé où sont reproduits plu- sieurs exemples de sa mise en application, et dans lequel :
La fig. 1 est une vue d'un radiateur;
Les fig. 2 à 5 sont les différents stades de fabrica- tion des tubes de refroidissement;
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La fig. 6 montre en coupe longitudinale la fixation d'un des tubes sur l'épaisseur correspondante d'une plaque de fond de chambre à eau ;
La fig. 7 est une vue de l'outil servant à cette fixation ;
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'une douille uti- lisée pour la fixation de tubes minces;
La fig. 9 est une coupe longitudinale à travers l'extré- mité d'un tube fixé dans la plaque de fond de la chambre à eau au moyen d'une douille;
La fig. 10 représente l'outil servant à la fixation des extrémités des tubes avec les douilles;
La fig. 11 est un autre outil de fixation avec tige de sertissage ou d'étirage;
La fig. 12 est une coupe longitudinale d'un radiateur de forme différente;
La fig. 13 est un tube de radiateur muni de nervures ou d'ailettes creuses;
La fig. 14 est un mode de fixation simplifiée des cham- bres à eau avec les parties correspondantes du radiateur.
Le radiateur constitué par l'assemblage des tubes est exécuté sans soudure. Son encombrement est faible et malgré cela il possède une grande surface de refroidissement pour assurer un bon échange de chaleur. Entre les chambres à eau b,c sont fixés les tubes a. Les chambres à eau sont réunies aux faces de fixation des tubes e au moyen de brides d Les tirants! ne sont pas entièrement rigides, mais on leur a laissé une certaine élasticité permettant une dilatation relativement importante des tubes en métal léger. Entre les tubes a on a disposé des tôles d'espacement g contre lesquel- les appuient latéralement les tubes du radiateur.
Par suite du sertissage exécuté sur l'extrémité h du tu- be uni, mince, que reproduit la fig. 2, on obtient une dimi- nution de son diamètre et une augmentation des parois à cet-
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te extrémité (fig. 3). L'opération suivante consiste à apla- tir le tube a entre les deux extrémités h qui ont été étirées par le sertissage. Lorsque la matière première est par exem- ple un, tube d'aluminium ayant un diamètre extérieur de 10 mm et une épaisseur de paroi de 0,5 mm, le diamètre extérieur aux extrémités se trouve ramené à 6 mm, et la paroi est renforcée à 1 mm. Après le passage à la forme aplatie des fig. 4 et 5 la partie plate 1 a une dimension extérieure de 16 mm et de 2 mm pour une section interne de 15 mm et de 1 mm.
Dans une plaque de radiateur de mêmes dimensions e on peut donc agen- cer beauooup plus de tubes dont l'extrémité a été réduite à 6 mm. que de tubes ayant un diamètre extérieur de 10 mm.
La fixation des tubes a s'effectue au moyen d'un outil k en forme de mandrin (fig. 6 et 7) serré de préférence dans une/machine à percer et tournant aveo celle-ci. L'outil pos- sède à son extrémité une sorte d'olive à laquelle fait suite un corps conique p dont le diamètre au point g est ; plus faible que l'olive o mais plus large à la surface r que celle-oi, qui est elle-même plus large que le diamètre inté- rieur du tube. Les extrémités h du tube sont introduites dans les plaques e formant le fond d'une chambre à eau et 1'on passe l'outil k dans l'extrémité du tube en direction de la flèche !.. Par suite de l'effet de sertissage obtenu, il se forme une surépaisseur de la paroi m derrière la face interne de la plaque et un rebord au bourrelet n sur la face externe de la plaque.
Ces déformations prennent naissance, @ par suite de la forme spéciale de l'outil k, directement l'une après l'autre, de telle sorte que le tube a subit un premier serrage le fixant dans la plaque de fond e, et le rendant parfaitement étanohe. ;
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Lorsqu'il s'agit de tubes dont les parois sont particu- lièrement minces, la fixation s'accomplit comme le montrent les fig. 8 à 11 avec une douille de montage e. La douille possède un rebord extérieur t et une paroi en surépaisseur en u.
La douille est introduite sur l'extrémité du tube h et la matière est alors comprimée dans la partie renforcés u au moyen d'un outil approprié en forme de mandrin, et subit une déformation par sertissage ou étirage ayant pour résultat de former un bourrelet v sur la chemise extérieure de la douille, qui produit alors un renflement w de l'extrémité h du tube, dans le genre d'une dépression annulaire.
D'après la fig. 10, l'élargissement de la douille 5 et la fixation du tube a dans la plaque de fond e s'effectuent au moyen d'un mandrin x passant dans un fourreau y ayant un point d'appui extérieur, et s'y déplaçant au moyen d'un file- tage z Ce mandrin peut être entrainé dans sa rotation par une machine appropriée et provoque la déformation de la ma- tière ainsi que la fixation du tube par son déplacement de dehors en dedans, après avoir été introduit à l'intérieur du tube.
D'après la fig. 11, la fixation du tube de radiateur peut s'effectuer au moyen d'une tige de sertissage A pas- ée dans la douille .9 avant l'introduction de celle-ci sur l'extrémité du tube. Dans le cas considéré, le déplacement de matière résulte de la traction de la tige A de dedans en dehors. Cette tige de traction A est prise dans une machine à étirer produisant l'effet de torsion. La douille y. appuie contre le rebord 1 de la douille, ce qui ne provoque pas d'effort de traction sur la douille elle-même lors du mouve- ment de traction exercé sur la tige A.
Le radiateur préconisé par l'invention peut également être muni de tubes courbes. La partie plate des tubes peut
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être courbée comme lemontre la fig. 12 Les extrémités ron- des étirées des tubes restent droites et sont introduites per- pendioulairement dans la plaque de fond des tubes. Le radia- teur courbe.peut facilement s'adapter tout particulièrement au fuselage d'un aéronef ou au montage d'un moteur.
Les ailettes creuses B reproduites à la fig. 13 sont destinées à augmenter la surface de refroidissement. L'exé- oution de ces ailettes a lieu au moyen d'une forte pression hydraulique, exercée à l'intérieur du tube a, et dépassant la limite d'expansion de la matière constituant le tube. Ce dernier est alors serré dans une étampe ou matrice dans la- quelle la matière se dilate en formant les ailettes creuses.
La fig. 14 représente un mode de fixation particulière- ment simple entre les chambres à eau et les plaques de fond du radiateur. Les chambres à eaux consistent en une envelop- pe formant couvercle 0 vissée sur le pourtour de la plaque de fond e Sur la partie interne du couvercle c de l'enveloppe, on a soudé à l'autogène des douilles d'écartement D; celles- ci peuvent être coulées ou fixées de toute autre manière ap- propriée. Les douilles D sont agencées sur le couvercle d'en- veloppe C à l'endroit de fixation des boulons 1 serrant les tirants. Le boulon! est rivé par son oreille ]? sur l'en- tretoise de tirant G et se prolonge à travers le couvercle d'enveloppe C Le couvercle 0 est comprimé oontre le joint K et contre la plaque de fond e par un éorou de fixation H, alors qu'un autre éorou L réunit le tirant avec la plaque de fond.
La douille D est oonformée intérieurement, de ma- nière à empêcher l'écrou L de tourner. En desserrant 1'écrou H, on peut retirer le oouverole de l'enveloppe sans avoir besoin de dévisser le boulon de tirant E de la plaque de fond . Lorsqu'on remet en place le couvercle et qu'on re- visse l'éorou H, la douille D appuie par son bord inférieur oontre le joint K, ce qui assure l'étanchéité totale du
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milieu de refroidissement.
La radiateur conforme à l'invention peut être utilisé aussi bien comme radiateur à eau que comme radiateur à huile.
On peut également agencer plusieurs éléments ou blocs de radiateur les uns derrière les autres, ou à côté les uns des autres.
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Radiator for combustion engines of aircraft and ---------------------------------------- ------------- vehicles.
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The present invention relates to a light metal radiator, its construction and its manufacture. This radiator is intended more particularly for installations of combustion machines on aircraft and vehicles.
Known radiators generally consist of an assembly of tubes and welded or brazed fins connecting the water chambers. They are made of heavy metal and are hardly suitable for use in cooling combustion engines installed on aircraft, owing to their heavy weight. To reduce their weight, attempts have already been made to replace heavy metal with light metal. But these tests came up against great difficulties in welding or brazing light metals and resisting corrosion.
It has therefore been proposed to attach the light metal cooling tubes to the water chambers by a rolling process or by pressure. Such an attachment is not sufficient, in many cases, to withstand the forces applied to aircraft radiators. With known radiators, it is not possible to arrange a large cooling surface in a small space.
The object of the invention is therefore the production of a
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light metal diator, constructed without the use of soldering or soldering process. With this radiator there is a large cooling surface for a reduced weight in a small space. The cooling tubes are made up of thin-walled light metal tubes which form a radiator unit by virtue of their attachment to the two bottom plates of the water chambers. These tubes are flattened over the greater part of their length, and the short parts of the cylindrical ends of the tubes which are to be fixed to the walls of the water chambers have walls exhibiting an increase in thickness, and their diameter has been reduced by stretching.
This new radiator therefore presents, with a reduced number of tubes, the largest cooling surface for the smallest footprint, because the reduction of their ends makes it possible to arrange the tubes in the bottom plates much closer. from each other, only if their diameter was not reduced. In this way, resistance to air and to the forward movement of the aircraft as low as possible is obtained. The flattened portions of the radiator tubes can also be bent to allow the radiator to conform to the contours of a motor vehicle.
Another feature of the invention lies in the method of fixing the tubes of the radiator to the bottom plates of the water chambers by means of a tool in the type of a mandrel, which has the effect of removing the material constituting the tube, in the area where. it is in contact with the wall of the bottom plate of the water chamber, and to fold it towards the inside of this chamber. A greater thickness of the tube wall is then formed on the inner part of the water chamber. On the other hand, the tool being of conical shape, the end of the tube protruding outside the water chamber is reinforced by a bead.
When fixing the tube, therefore, a kind of
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cold crimping of the material as well as intense compression of the tube in the passage opening of this surface, which gives rise to a very solid and perfectly sealed connection.
The use of light metal tubing having a wall thickness of less than 1/2 mm is also within the scope of this invention for the manufacture of radiators. But as very fine tubes do not have a sufficient cross section to allow the expansion of the material of which they are made, special sleeves are placed on the conical part at the end of the tubes. Expansion then does not occur on the tube itself, but on the sleeve.
For this purpose, the latter has a wall provided with an internal bulge. The material constituting the sleeve is then compressed from the inside out at the location of the extra thickness by means of a tool inserted inside the sleeve, so as to form a bead on the outer sleeve of the sleeve and an annular groove in the wall of the tube itself.
According to another characteristic of the invention, the cooling surface can be further increased by making the tubes with a flattened part having fins.
The fins are not taken in a mass, but are then obtained by a stamping operation.
Another object of the invention also consists in the simplified method of fixing the water chambers on the corresponding faces of the radiator.
The object of the invention will now be explained in detail, with the aid of the appended drawing in which several examples of its application are reproduced, and in which:
Fig. 1 is a view of a radiator;
Figs. 2 to 5 are the different stages in the manufacture of cooling tubes;
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Fig. 6 shows in longitudinal section the attachment of one of the tubes to the corresponding thickness of a water chamber bottom plate;
Fig. 7 is a view of the tool used for this fixing;
Fig. 8 is a longitudinal section of a socket used for fastening thin tubes;
Fig. 9 is a longitudinal section through the end of a tube fixed in the bottom plate of the water chamber by means of a socket;
Fig. 10 shows the tool for fixing the ends of the tubes with the sockets;
Fig. 11 is another fastening tool with a crimping or stretching rod;
Fig. 12 is a longitudinal section of a radiator of different shape;
Fig. 13 is a radiator tube provided with ribs or hollow fins;
Fig. 14 is a simplified method of fixing the water chambers with the corresponding parts of the radiator.
The radiator formed by the assembly of the tubes is executed without welding. Its size is small and despite this it has a large cooling surface to ensure good heat exchange. Between the water chambers b, c are fixed the tubes a. The water chambers are joined to the fixing faces of the tubes e by means of flanges d The tie rods! are not entirely rigid, but they have been allowed a certain elasticity allowing a relatively large expansion of the light metal tubes. Between the tubes a there are arranged spacer plates g against which the tubes of the radiator bear laterally.
As a result of the crimping performed on the end h of the plain, thin tube, shown in fig. 2, we obtain a decrease in its diameter and an increase in the walls.
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the end (fig. 3). The next operation is to flatten the tube a between the two ends h which have been stretched by the crimping. When the raw material is, for example, an aluminum tube having an outside diameter of 10 mm and a wall thickness of 0.5 mm, the outside diameter at the ends is reduced to 6 mm, and the wall is reinforced. to 1 mm. After switching to the flattened form of figs. 4 and 5 the flat part 1 has an external dimension of 16 mm and 2 mm for an internal section of 15 mm and 1 mm.
In a radiator plate of the same dimensions e it is therefore possible to arrange many more tubes, the end of which has been reduced to 6 mm. than tubes with an outside diameter of 10 mm.
The tubes a are fixed by means of a mandrel-shaped tool k (fig. 6 and 7) preferably clamped in a drilling machine and rotating therewith. The tool has at its end a kind of olive which follows a conical body p whose diameter at point g is; weaker than the olive o but wider at the surface r than the oi, which is itself larger than the inside diameter of the tube. The ends h of the tube are introduced into the plates e forming the bottom of a water chamber and the tool k is passed through the end of the tube in the direction of the arrow! .. As a result of the effect of crimping obtained, it forms an extra thickness of the wall m behind the internal face of the plate and a rim with the bead n on the external face of the plate.
These deformations arise, @ as a result of the special shape of the tool k, directly one after the other, so that the tube has undergone a first clamping fixing it in the base plate e, and making it perfectly ethanol. ;
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In the case of tubes with particularly thin walls, the fixing is accomplished as shown in fig. 8 to 11 with a mounting sleeve e. The sleeve has an outer rim t and a u-shaped wall in excess.
The sleeve is introduced over the end of the tube h and the material is then compressed into the reinforced part u by means of a suitable mandrel-shaped tool, and undergoes deformation by crimping or stretching resulting in the formation of a bead v on the outer jacket of the sleeve, which then produces a bulge w of the end h of the tube, in the form of an annular depression.
According to fig. 10, the expansion of the sleeve 5 and the fixing of the tube a in the base plate e are effected by means of a mandrel x passing through a sleeve y having an external fulcrum, and moving there at by means of a thread z This mandrel can be driven in its rotation by a suitable machine and causes the deformation of the material as well as the fixing of the tube by its displacement from outside to inside, after having been introduced into the tube. inside the tube.
According to fig. 11, the fixing of the radiator tube can be effected by means of a crimping rod A passed through the sleeve .9 before the latter is introduced onto the end of the tube. In the case considered, the displacement of material results from the traction of the rod A from inside to outside. This pull rod A is taken in a stretching machine producing the twisting effect. The socket y. presses against the edge 1 of the sleeve, which does not cause any tensile force on the sleeve itself during the tensile movement exerted on the rod A.
The radiator recommended by the invention can also be provided with curved tubes. The flat part of the tubes can
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be curved as shown in fig. 12 The elongated rounded ends of the tubes remain straight and are inserted perpendicularly into the bottom plate of the tubes. The curved radiator can easily be adapted particularly to the fuselage of an aircraft or to the mounting of an engine.
The hollow fins B shown in fig. 13 are intended to increase the cooling surface. The release of these fins takes place by means of a strong hydraulic pressure, exerted inside the tube a, and exceeding the expansion limit of the material constituting the tube. The latter is then clamped in a stamp or die in which the material expands to form the hollow fins.
Fig. 14 shows a particularly simple method of attachment between the water chambers and the base plates of the radiator. The water chambers consist of a casing forming a cover 0 screwed onto the periphery of the base plate e On the internal part of the cover c of the casing, spacers D have been autogenously welded; these can be cast or fixed in any other suitable way. The sockets D are arranged on the casing cover C at the location of the bolts 1 tightening the tie rods. Bolt! is riveted by his ear]? on the tie-rod spacer G and extends through the casing cover C The cover 0 is compressed against the gasket K and against the base plate e by a fixing hole H, while another or L unites the tie rod with the bottom plate.
The sleeve D is shaped internally, so as to prevent the nut L from turning. By loosening the nut H, the cover can be removed from the casing without the need to unscrew the tie-rod bolt E from the bottom plate. When the cover is put back in place and screwed on the hole or H, the bush D rests by its lower edge against the seal K, which ensures the total tightness of the
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cooling medium.
The radiator according to the invention can be used both as a water radiator and as an oil radiator.
It is also possible to arrange several elements or radiator blocks one behind the other, or next to each other.