Bande plissée en accordéon pour échangeur de chaleur, procédé de fabrication
et utilisation de cette bande
La présente invention se rapporte à une bande plissée en accordéon pour échangeur de chaleur, par exemple pour radiateur d'automobile, ou réchauffeur et condenseur pour groupe de conditionnement d'air, etc.
Jusqu'à ce jour, et suivant une solution qui s'est affirmée davantage au cours des dernières années, les bandes à ailettes utilisées par exemple dans les radiateurs d'automobiles sont établies suivant la version que l'on peut dénommer serpentin, qui consiste en minces bandes de métal pliées en zigzag et soudées par leurs pliures aux tubes d'eau voisins. Ces bandes divisent l'espace entre deux tubes d'eau voisins en un grand nombre de canaux à air. En principe, les bandes à ailettes de cette classe générale appartiennent à deux types généraux.
Dans le premier de ces types, chaque pli, sensiblement en forme de V, de la bande à ailettes, et deux tubes à eau déterminent un passage fermé, excepté à ses extrémités opposées. L'air pénétrant dans un tel passage, par une extrémité, traverse le radiateur sans quitter le passage. Dans le second type, la bande à ailettes et deux tubes à eau forment une série de passages ou canaux communiquant entre eux. Compte tenu de la disposition générale du radiateur et de ses capacités d'entrée et de sortie, l'air pénétrant dans un de ces canaux se dirige verticalement ou horziontalement, vers une série de tels canaux, lors de son passage à travers le radiateur. Les bandes à ailettes de la première catégorie sont d'un seul tenant et continues.
Dans la seconde catégorie, les bandes à ailettes sont également d'un seul tenant, mais les ailettes situées entre les pliures de la bande à ailettes sont pourvues de fentes longitudinales ou transversales, le métal attenant auxdites fentes étant dévié hors du plan principal ou de base de l'ailette, pour former des ouïes comparables à des lamelles de persienne. Les fentes permettent un flux d'échange d'air entre les canaux, et les ouïes dirigent ce flux. Des bandes à ailettes de la seconde catégorie sont connues. Dans la pratique courante, la tôle employée dans les bandes à ailettes de ce type possède une épaisseur moyenne de 0,076 mm environ, ou plus.
La bande plissée en accordéon selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un ruban de métal d'un seul tenant, qui présente une largeur sensiblement constante, comprise entre environ 12,7mi et environ 63,5 mm et présentant une série ininterrompue de pans sensiblement plans et dans lesquels sont formées une série d'ouïes, que la partie médiane de cette bande présente une épaisseur moyenne comprise entre environ 0,038 mm et environ 0,061 mm, chacun desdits pans présentant une série de fentes sensiblement parallèles, le métal immédiatement attenant auxdites fentes étant défis chi hors du plan de base du pan, et en ce que lesdites parties marginales présentent une épaisseur de bordure sensiblement supérieure à celle de ladite partie médiane,
cette bordure s'étendant vers l'axe longitudinal sur une distance comprise entre 0,38 mm et 1,52 mm.
L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication de cette bande plissée, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait passer le ruban entre les rouleaux de trois paires de rouleaux de bordage pour replier l'extrême bord du ruban sur lui-même, ainsi qu'à travers les rouleaux d'une paire de rouleaux de poinçonnage pour découper des fentes dans la partie de la tôle qui conserve son épaisseur initiale et pour former, à proximité desdites fentes, des ouïes destinées à imprimer un changement de direction à l'air passant à travers lesdites fentes.
Enfin, l'invention a également trait à une utilisation de cette bande plissée, dans un radiateur de moteur à explosion.
Les nouvelles bandes plissées sont formées en une tôle plus mince que celle qui pouvait être utilisée à ce jour, les bords orientés longitudinalement de la bande étant bordés par un pli étroit du métal de la bande.
Bien que l'emploi du système à ailettes considéré ici ne soit pas limité à un domaine particulier de l'échange thermique, on notera que ce système convient en particulier en tant que partie du système de refroidissement principal d'un moteur, et c'est pourquoi on s'est référé ci-dessus à cette application aux fins de l'exposé des particularités originales que ce système comporte.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
La fig. I est une vue antérieure partielle d'un radiateur d'automobile où l'on voit une forme d'application des bandes à ailettes suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue latérale semi-schématique d'une forme de réalisation de l'appareil destiné à produire les bandes à ailettes suivant l'invention, cet appareil comprenant trois paires complémentaires de rouleaux de bordage de la bande, entre lesquels passe la tôle à travailler, et où l'épaisseur des bords de celle-ci est augmentée, ainsi qu'une paire de rouleaux de poinçonnage complémentaires pour découper des fentes dans la partie de la tôle qui conserve son épaisseur initiale et pour former, à proximité desdites fentes, des ouïes destinées à imprimer un changement de direction à l'air passant à travers lesdites fentes.
La fig. 3 est une vue prise le long de la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue prise le long de la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une vue prise le long de la ligne 5-5 de la fig. 2, et
la fig. 6 est une vue perspective d'une bande à ailettes suivant la présente invention, certaines parties étant représentées à l'état plié et d'autres à l'état non plié, dans le but de représenter la position relative d'ouïes voisines dans les bandes à ailettes suivant la présente invention.
Dans les fig. 1 et 6, le groupe radiateur comprend un corps 11 de dissipation de chaleur, qui comporte, à ses extrémités opposées, une capacité d'entrée 13 et une capacité de sortie 15, appelées à communiquer respectivement avec les canalisations de départ et d'arrivée d'une chemise de refroidissement d'un bloc cylindres.
Pour permettre l'écoulement du fluide de refroidissement d'une capacité à l'autre, le noyau est formé par un certain nombre de canaux à fluide ou tubes à eau 17, qui traversent des plaques d'implantation 19 et 21 et communiquent avec les capacités 13 et 15. Les tubes 17 sont espacés par des bandes à ailettes 23. Les bandes à ailettes 23 représentées dans la fig. 1 et dans la vue à plus grande échelle de la fig. 6, présentent un profil plissé ou ondulé, qui détermine une série d'ailettes 25 entre les pliures 26. Les bandes 23 s'étendent entre parois en regard respectives de tubes voisins, de manière à diviser l'espace en un nombre de cellules ou conduits à air 28, relativement petits.
Ordinairement, les bords opposés ou faces avant et arrière du noyau sont d'abord immergées dans un fondant, puis dans de la soudure fondue, en vue d'assurer l'obturation étanche des parties marginales des parois des tubes à eau là où c'est nécessaire, et de réunir les bandes à ailettes aux parois des tubes. Lorsque les canaux et les bandes à ailettes sont formés d'une façon régulière de manière à permettre un contact continu d'un bord à l'autre, il se produit un écoulement capillaire de la soudure vers le centre du noyau, et il s'établit une adhérence sûre dans toute la profondeur, pratiquement, du noyau, de manière à assurer une transmission libre de la chaleur vers les ailettes.
Il convient de considérer à présent le dessin de la bande à ailettes 23 représentée dans la fig. 6. Préalablement à son incision et à la formation des ouïes, l'ailette 25 est planaire, c'est-à-dire un seul et même plan contient à la fois l'axe longitudinal et l'axe transversal de l'ailette, sur toute la longueur de ces axes. Pour la facilité, ce plan est dénommé dans la suite plan de base .
Dans l'ailette planaire 25 sont formés des groupes de fentes transversales parallèles 27, à travers lesquelles l'air peut passer d'une cellule à l'autre. Les fentes 27 et les ouïes 29, qui leur sont voisines, sont formées en incisant l'ailette planaire et en défléchissant les languettes, ainsi dégagées, hors du plan de base. Ainsi, dans la forme de réalisation représentée, on peut considérer que l'ailette présente deux fenêtres espacées aà persiennes , dont chacune comporte une série d'ouvertures transversales entre les ouïes, lesquelles sont alignées parallèlement aux autres ol ¯s de la même fenêtre, mais sont inclinées, par rapport au plan de base de l'ailette, suivant un angle égal et opposé par rapport à celui des ouïes de la fenêtre voisine la plus proche.
Bien que, dans cette forme de réalisation, l'ailette ne comporte que deux fenêtres de cette sorte, il est bien entendu qu'une ou plusieurs fenêtres supplémentaires peuvent être prévues dans d'autres formes d'exécution, avec un même ordre d'inversion d'ouïes par rapport aux fenêtres voisines ou avec un mode d'alignement différent des ouïes.
Les portions des parties pleines ou supports d'extrémités, qui sont voisines des fentes extrêmes 27-1, forment des ouïes de déviation extérieures 29- ] , qui sont défléchies à partir de leur base, de manière à faire saillie vers l'extérieur à partir d'une face du plan de base de l'ailette.
Les bords du support médian 31, voisins des fentes extrêmes médianes 27-2, forment des ouïes de déviation intérieures ou médianes 29-2. Le terme extrême est employé ici en considérant une fenêtre donnée, c'està-dire un groupement d'ouïes, et, par conséquent, peut être extrême ou non par rapport à l'ensemble de l'ailette.
Les ailettes 29-2 sont également défléchies à partir de leur base de manière à s'avancer en saillie à partir du plan de base, sur le côté opposé à celui des ouïes 29-1.
On notera que chacune des ouïes de déviation extérieures 29-1 est alignée parallèlement à l'ouïe de déviation intérieure ou médiane la plus proche 29-2. Le reste de l'ailette constitue un support central 31, situé entre ces fenêtres, des supports latéraux 33 et des supports d'extrémités 35.
Les languettes entre les fentes 27 et les languettes entre les fentes 27 et les fentes extrêmes 27-1 et 27-2, sont déviées chacune du plan de base par pivotement autour de son axe longitudinal, de telle manière que les ouïes 29 s'avancent en saillie, à partir du plan de base, dans deux sens opposés. Outre que les ouïes 29 sont alignées parallèlement entre elles dans chaque série, elles sont également parallèles aux ouïes de déviation 29-1 et 29-2, avec lesquelles elles sont groupées. Dans une ailette de ce type, on doit prévoir au moins 5 - de préférence 6 ou plus - ouïes par centimètre d'ailette, mesuré suivant l'axe longitudinal de l'ailette proprement dite.
Il est bien entendu qu'une telle mesure doit s'effectuer le long d'une ligne transversale à la dimension longitudinale de la bande à ailettes dont les ailettes individuelles forment des parties constitutives.
Il s'ensuit que l'ailette suivant l'invention a été conçue en vue d'accroître le flux laminaire et de permettre le contact entre une plus grande quantité d'air non réchauffé et légèrement réchauffé, d'une part, et une plus grande zone d'une surface non colmatée d'échange de chaleur, par unité de temps ou par unité de volume d'air en circulation, d'autre part. Le terme colmatage employé ici est relatif au phénomène où une surface d'échange de chaleur est obstruée par un film d'air adhérent.
Les supports d'extrémités 35 présentent une épaisseur sensiblement double de celle de la portion à ouïes de l'ailette. Dans cette forme de réalisation, une bordure ou pli 35-1 de métal, formé le long des bords de la bande, améliore la rigidité mécanique de la mince ailette à ouïes. Les supports d'extrémités peuvent être formés, ainsi qu'il sera décrit dans la suite, en rabattant une faible portion du bord de la bande et en la comprimant contre la tôle de l'ailette, ou en opérant par des procédés classiques du travail des métaux, qui peuvent comprendre l'emploi de la chaleur et qui permettent de réaliser une bande, telle que décrite ci-dessus, qui présente une bordure ou un rabat d'une épaisseur notablement supérieure à celle de la partie médiane de la bande.
La bordure 35-1 s'étend vers l'intérieur, à partir der bords longitudinaux de la bande à ailettes, sur une distance comprise enttre 0,381 mm environ et 1,524 mm environ, de préférence entre 0,508 mm environ et 1,016 mm environ. La tôle à travailler a une épaisseur moyenne comprise entre 0,0381 mm environ et 0,0609 mm environ, de préférence entre 0,0457 mm environ et 0,0584mm environ. La largeur de la bande est ordinairement, dans les applications appropriées mentionnées ci-dessus, comprise entre 12,7mm environ et 63,5mm environ, plus souvent entre 19,050mm environ et 50,8 mm environ. Les ailettes à ouïes pour radiateurs ont souvent une largeur comprise entre 31,75 mm environ et 50,8 mm environ.
Les bordures de plus grandes largeurs comprises dans les limites indiquées plus haut sont pratiquées dans le cas de bandes à ailette plus larges, tandis que les bordures moins larges sont pratiquées là où l'on utilise des bandes à ailettes plus étroites. Dans les formes de réalisation particulièrement favorables, les deux bordures représentent moins de 5 % environ de la largeur totale de la bande à ailettes.
Dans les fig. 2 à 5 auxquelles on se reportera ciaprès, une bande 23 de tôle à travailler est avancée entre une première paire de rouleaux à border 40, qui comprend un rouleau de poinçonnage femelle 41 et un rouleau de poinçonnage mâle 42. Le rouleau de poinçonnage femelle 41 comprend un élément cylindrique médian 41-1 et des éléments d'extrémités circulaires 41-2 et 41-3, dont chacun présente une face tournée vers l'élément médian 41-1 et normale par rapport à la surface de l'arbre 43 aux points où l'élément médian 41-1 rejoint ces éléments d'extrémités. Le rouleau mâle 42 consiste en un élément de rouleau cylindrique ayant une longueur inférieure à celle de l'élément médian 41-1, la différence de longueur étant sensiblement égale à l'épaisseur de la tôle à travailler.
Le rouleau 42 tourne entre les éléments d'extrémités 41-2 et 41-3, parallèlement à l'élément médian 41-1 et est situé, par rapport à l'élément médian 41, à une distance sensiblement égale à l'épaisseur de la tôle à travailler 23.
Les rouleaux 41 et 42 sont supportés respectivement par les arbres 43 et 44 et tournent solidairement avec ceux-ci. Après le passage de la tôle à travailler entre les rouleaux 41 et 42, les bords longitudinaux 23-1 et 23-2 de la bande 23 se trouvent défléchis, sous un angle de 900, hors du plan de base de la bande.
Après avoir quitté les rouleaux à border 40 sous la forme d'un U allongé, la bande 23 passe entre une seconde paire de rouleaux à border 50, qui comprend un rouleau d'appui 51 et un rouleau de façonnage 52.
Les rouleaux 51 et 52 sont supportés respectivement par des arbres 53 et 54, et tournent solidairement avec ces derniers. Le rouleau de support 51 comprend un élément médian cylindrique 51-1 et deux éléments d'extrémités circulaires 51-2 et 51-3, analogues aux éléments d'extrémités 41-2 et 41-3 du rouleau 41, mais dont ils diffèrent en ce qu'ils ne s'avancent en saillie à partir de l'élément médian 51-1 que d'une distance suffisante pour fixer la position de la bande 23. Le rouleau 52 comprend un élément médian 52-1 qui n'entre pas en contact avec la bande 23, ainsi que deux éléments d'extrémités 52-2 et 52-3. Les portions extérieures 52-21 et 52-31 des éléments d'extrémités 52-2 et 52-3 roulent sur les éléments d'extrémités 51-2 et 51-3 du rouleau 51.
Entre ces portions extérieures et l'élément médian 52-1 se trouvent des portions intérieures 52-22 et 52-32, qui vont en se rétrécissant, ou présentent une forme convergente, en partant des portions extérieures 52-21 et 52-31, en direction de l'élément médian 52-1, suivant un angle de 45O approximativement.
Après avoir quitté les rouleaux à border 40, la bande 23 passe entre les rouleaux à border 50, à la suite de quoi les bords relevés 23-1 et 23-2 sont rabattus plus fortement vers la bande primitive, suivant un angle correspondant aux angles des surfaces des portions intérieures 52-22 et 52-32 des éléments d'extrémités 52-2 et 52-3 du rouleau 52.
Après avoir quitté les rouleaux à border 50 dans un état où les bords 23-t et 23-2 forment un angle inférieur à 900 avec la portion non pliée de la bande 23, cette dernière passe entre une troisième paire de rouleaux à border 60, qui comprend un rouleau d'appui 61 et un rouleau presseur 62. Les rouleaux 61 et 62 sont supportés par les arbres 63 et 64, respectivement, et tournent solidairement avec ceux-ci. Les arbres 63 et 64, de même que les arbres 43, 44, 53 et 54, mentionnés ci-dessus, sont entraînés en rotation à l'aide d'un système moteur non représenté. Le rouleau d'appui 61 est profilé de la même manière que le rouleau d'appui 51 mentionné plus haut. Le rouleau presseur 62 présente, ainsi qu'on le voit, un diamètre réduit dans sa partie médiane; il peut cependant présenter un diamètre constant sur toute sa longueur.
Il est séparé du rouleau 61 d'une distance correspondant à l'épaisseur désirée des supports d'extrémités 35, lorsque les bords 23-1 et 23-2 sont pressés contre la bande primitive 23. Une fois que l'extrémité de la bande 23 a été enfilée entre les rouleaux 61 et 62 par le rabattement des bords 23-1 et 23-2, à l'extrémité avant de la bande primitive 23, sur la partie médiane de cette bande, d'une quantité suffisante pour que l'extrémité de la bande 23 puisse s'introduire entre ces rouleaux, la bande 23 est attirée entre les rouleaux 61 et 62, et les extrémités défléchies 23-1 et 23-2 sont pressées contre la bande primitive 23, ce qui a pour effet d'augmenter l'épaisseur des supports d'extrémités 35.
L'enfilement de la bande 23 entre les rouleaux 61 et 62 s'effectue bien entendu en soulevant le rouleau 62 de dessus du rouleau 61, en appliquant l'extrémité avant de la bande 23 sur le rouleau 61 et en abaissant ensuite le rouleau 62 jusqu'à une distance fonctionnelle du rouleau 61. Comme le métal employé pour de telles bandes à ailettes est habituel lement un métal ou un alliage doux - par exemple le cuivre, l'aluminium et leurs alliages - les bords 23-1 et 23-2, ainsi que la portion de la bande primitive, sur laquelle ils sont rabattus, peuvent être comprimés jusqu'à une épaisseur légèrement supérieure au double de l'épaisseur de la matière formant la bande.
La bordure 35-1 est représentée dans les fig. 3 à 5 d'une façon grossie, mais il est bien entendu que, dans les bandes à ailettes suivant la présente invention, les bords bordés peuvent être difficilement discernés à l'oeil nu.
L'opération de bordage étant achevée, la bande bordée 23 est amenée à passer entre deux rouleaux de poinçonnage complémentaires 70, qui produisent des fentes dans la partie non bordée de la bande à ailettes, défléchissent les ouïes précitées hors du plan de base de chaque ailette et amorcent le pliage des bandes à ailettes.
Le pliage est parachevé, conformément à la pratique courante, par un des nombreux dispositifs de pliage ou fronçage connus dans ce domaine. La construction des rouleaux de poinçonnage 70 ne fait pas partie de la présente invention, ces rouleaux pouvant affecter une quelconque des nombreuses formes connues dans le domaine en question. Une paire de rouleaux de poinçonnage complémentaires, qui conviennent particulièrement à la mise en pratique de la présente invention, sont décrits d'une manière détaillée dans le brevet américain No 3214954, aux données duquel on se reporte dans la présente description.
Les bandes à ailettes décrites ci-dessus permettent de réaliser une économie importante de métal employé pour former ces bandes à ailettes.
REVENDICATION I
Bande plissée en accordéon pour échangeur de chaleur, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un ruban de métal d'un seul tenant, qui présente une largeur sensiblement constante, comprise entre environ 12,7 mm et environ 63,5 mm et présentant une série ininterrompue de pans sensiblement plans et dans lesquels sont formées une série d'ouïes, en ce que la partie médiane de cette bande présente une épaisseur moyenne comprise entre environ 0,038 mm et environ 0,061 mm, chacun desdits pans présentant une série de fentes sensiblement parallèles, le métal immédiatement attenant auxdites fentes étant défléchi hors du plan de base du pan, et en ce que lesdites parties marginales présentent une épaisseur de bordure sensiblement supérieure à celle de ladite partie médiane, cette bordure s'étendant vers l'axe longitudinal sur une distance comprise entre 0,38 mm et 1,52 mm.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Bande selon la revendication I, caractérisée en ce que la largeur de ladite bande est comprise entre environ 31,75 mm et environ 50,8 mm.
2. Bande selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les deux parties marginales occupent ensemble moins de 5 % de la largeur totale de ladite bande.
3. Bande selon la revendication I, caractérisée en ce que l'épaisseur moyenne de ladite partie médiane est comprise entre environ 0,046 mm et environ 0,058 mm.
4. Bande selon la revendication I, caractérisée en ce que lesdites parties marginales s'étendent sur une distance comprise entre environ 0,508 mm et environ ] ,016 min.
5. Bande selon la revendication I, caractérisée en ce que lesdites parties marginales présentent une épaisseur moyenne sensiblement égale au double de l'épaisseur de ladite partie médiane.
REVENDICATION Il
Procédé de fabrication de la bande plissée selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on fait passer le ruban entre les rouleaux de trois paires de rouleaux de bordage pouf replier l'extrême bord du ruban sur luimême, ainsi qu'à travers les rouleaux d'une paire de rouleaux de poinçonnage pour découper des fentes dans la partie de la tôle qui conserve son épaisseur initiale et pour former, à proximité desdites fentes, des ouïes destinées à imprimer un changement de direction à l'air passant à travers lesdites fentes.
SO US-REVENDICATION
6. Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que les bandes sont formées à partir de feuillards ayant une épaiseur moyenne inférieure à 0,065 mm.
REVENDICATION III
Utilisation de la bande plissée selon la revendication I, dans un radiateur de moteur à explosion.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Accordion pleated band for heat exchanger, manufacturing process
and use of this tape
The present invention relates to an accordion-pleated strip for a heat exchanger, for example for an automobile radiator, or a heater and condenser for an air conditioning unit, etc.
Up to this day, and following a solution which has become more assertive in recent years, the finned strips used for example in automobile radiators have been established according to the version which can be called a coil, which consists of in thin strips of metal folded in a zigzag fashion and welded by their folds to neighboring water tubes. These bands divide the space between two neighboring water tubes into a large number of air channels. In principle, finned belts of this general class belong to two general types.
In the first of these types, each substantially V-shaped fold of the finned strip and two water tubes provide a closed passage, except at its opposite ends. The air entering such a passage, at one end, passes through the radiator without leaving the passage. In the second type, the finned strip and two water tubes form a series of passages or channels communicating with each other. Taking into account the general arrangement of the radiator and its input and output capacities, the air entering one of these channels is directed vertically or horizontally, towards a series of such channels, as it passes through the radiator. The vane bands of the first category are in one piece and continuous.
In the second category, the finned bands are also in one piece, but the fins located between the folds of the finned band are provided with longitudinal or transverse slots, the metal adjoining said slots being deflected out of the main plane or of base of the fin, to form openings comparable to louver slats. The slits allow an air exchange flow between the channels, and the gills direct this flow. Winged bands of the second category are known. In current practice, the sheet metal employed in finned belts of this type has an average thickness of about 0.076 mm, or more.
The accordion-pleated strip according to the invention is characterized in that it consists of a single piece of metal tape, which has a substantially constant width, between approximately 12.7 mi and approximately 63.5 mm and having an uninterrupted series of substantially flat sides and in which a series of openings are formed, that the middle part of this strip has an average thickness of between about 0.038 mm and about 0.061 mm, each of said sides having a series of substantially parallel slots , the metal immediately adjacent to said slits being deflected chi out of the base plane of the pan, and in that said marginal portions have a border thickness substantially greater than that of said middle portion,
this border extending towards the longitudinal axis over a distance of between 0.38 mm and 1.52 mm.
The invention also relates to a method of manufacturing this pleated strip, this method being characterized in that the tape is passed between the rolls of three pairs of edging rollers to fold the extreme edge of the tape back onto it. same, as well as through the rollers of a pair of punching rollers to cut slits in the part of the sheet which retains its initial thickness and to form, near said slits, gills intended to impart a change of direction to air passing through said slits.
Finally, the invention also relates to a use of this pleated strip, in a radiator of an internal combustion engine.
The new pleated bands are formed from a sheet that is thinner than what could be used to date, the longitudinally oriented edges of the band being bordered by a narrow fold of the metal of the band.
Although the use of the fin system considered here is not limited to a particular area of heat exchange, it will be appreciated that this system is particularly suitable as part of the main cooling system of an engine, and that This is why we referred above to this application for the purpose of explaining the original features that this system comprises.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. I is a partial front view of an automobile radiator showing one form of application of the finned strips according to the invention.
Fig. 2 is a semi-schematic side view of one embodiment of the apparatus intended to produce the finned belts according to the invention, this apparatus comprising three complementary pairs of strip flanging rollers, between which the sheet passes through. work, and where the thickness of the edges thereof is increased, as well as a pair of complementary punching rollers to cut slits in the part of the sheet which retains its initial thickness and to form, near said slits, gills intended to impart a change of direction to the air passing through said slits.
Fig. 3 is a view taken along line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a view taken along line 4-4 of FIG. 2.
Fig. 5 is a view taken along line 5-5 of FIG. 2, and
fig. 6 is a perspective view of a finned strip according to the present invention, some parts being shown in the folded state and others in the unfolded state, for the purpose of showing the relative position of neighboring gills in the finned bands according to the present invention.
In fig. 1 and 6, the radiator group comprises a heat dissipation body 11, which comprises, at its opposite ends, an input capacitor 13 and an output capacitor 15, called to communicate respectively with the outgoing and incoming pipes. a cooling jacket of a cylinder block.
To allow the flow of the cooling fluid from one capacity to the other, the core is formed by a number of fluid channels or water tubes 17, which pass through the implantation plates 19 and 21 and communicate with the capacities 13 and 15. The tubes 17 are spaced apart by finned bands 23. The finned bands 23 shown in FIG. 1 and in the view on a larger scale of FIG. 6, have a pleated or wavy profile, which determines a series of fins 25 between the folds 26. The bands 23 extend between respective facing walls of neighboring tubes, so as to divide the space into a number of cells or relatively small air ducts 28.
Usually, the opposite edges or front and rear faces of the core are first immersed in flux, then in molten solder, to ensure the sealing of the marginal parts of the walls of the water tubes where it is needed. is necessary, and join the finned bands to the walls of the tubes. When the channels and the finned bands are formed in a regular fashion so as to allow continuous contact from edge to edge, capillary flow occurs from the solder towards the center of the core, and it is establishes a secure grip throughout virtually the full depth of the core, ensuring free heat transfer to the fins.
Consider now the drawing of the finned strip 23 shown in FIG. 6. Prior to its incision and the formation of the gills, the fin 25 is planar, that is to say a single plane contains both the longitudinal axis and the transverse axis of the fin, along the entire length of these axes. For convenience, this plan is referred to below as the base plan.
In the planar fin 25 are formed groups of parallel transverse slots 27, through which air can pass from one cell to another. The slots 27 and the openings 29, which are adjacent to them, are formed by incising the planar fin and by deflecting the tabs, thus released, out of the base plane. Thus, in the embodiment shown, it can be considered that the fin has two spaced louvered windows, each of which comprises a series of transverse openings between the louvers, which are aligned parallel to the other ol ¯s of the same window, but are inclined, relative to the base plane of the fin, at an equal and opposite angle relative to that of the gills of the nearest neighboring window.
Although, in this embodiment, the fin only has two such windows, it is understood that one or more additional windows can be provided in other embodiments, with the same order of. inversion of gills with respect to neighboring windows or with a different alignment mode of the gills.
The portions of the solid parts or end supports, which are adjacent to the end slots 27-1, form external deflection openings 29-], which are deflected from their base, so as to project outwardly at from a face of the base plane of the fin.
The edges of the median support 31, neighboring the extreme median slots 27-2, form interior or median deviation openings 29-2. The term extreme is used here by considering a given window, that is to say a group of gills, and, therefore, may or may not be extreme with respect to the whole of the fin.
The fins 29-2 are also deflected from their base so as to project from the base plane, on the side opposite to that of the gills 29-1.
Note that each of the outer deflection gills 29-1 is aligned parallel to the closest inner or median deflection gill 29-2. The rest of the fin constitutes a central support 31, located between these windows, side supports 33 and end supports 35.
The tongues between the slots 27 and the tongues between the slots 27 and the end slots 27-1 and 27-2, are each deflected from the base plane by pivoting about its longitudinal axis, such that the gills 29 advance protruding, from the base plane, in two opposite directions. Besides the gills 29 are aligned parallel to each other in each series, they are also parallel to the deflection gills 29-1 and 29-2, with which they are grouped. In a fin of this type, there must be at least 5 - preferably 6 or more - vents per centimeter of fin, measured along the longitudinal axis of the fin proper.
It is understood that such a measurement must be made along a line transverse to the longitudinal dimension of the finned strip, the individual fins of which form constituent parts.
It follows that the fin according to the invention has been designed with a view to increasing the laminar flow and allowing contact between a greater quantity of unheated and slightly heated air, on the one hand, and a more large area of an unclogged heat exchange surface, per unit time or per unit volume of circulating air, on the other hand. The term clogging used here relates to the phenomenon where a heat exchange surface is obstructed by an adherent film of air.
The end supports 35 have a thickness substantially twice that of the louvered portion of the fin. In this embodiment, a rim or ply 35-1 of metal, formed along the edges of the strip, improves the mechanical rigidity of the thin gill fin. The end supports can be formed, as will be described hereinafter, by folding a small portion of the edge of the strip and compressing it against the sheet of the fin, or by operating by conventional working methods. metals, which may include the use of heat and which make it possible to produce a strip, as described above, which has an edge or a flap of a thickness considerably greater than that of the middle part of the strip.
The edge 35-1 extends inwardly from the longitudinal edges of the finned strip over a distance of between approximately 0.381 mm and approximately 1.524 mm, preferably between approximately 0.508 mm and approximately 1.016 mm. The sheet to be worked has an average thickness of between approximately 0.0381 mm and approximately 0.0609 mm, preferably between approximately 0.0457 mm and approximately 0.0584 mm. The width of the strip is ordinarily, in the suitable applications mentioned above, from about 12.7mm to about 63.5mm, more often from about 19.050mm to about 50.8mm. Louvred fins for radiators often have a width of between about 31.75mm and about 50.8mm.
Larger border widths within the limits indicated above are used in the case of wider finned belts, while narrower borders are practiced where narrower finned belts are used. In particularly favorable embodiments, the two edges represent less than about 5% of the total width of the finned strip.
In fig. 2 to 5 to which reference will be made below, a strip 23 of sheet metal to be worked is advanced between a first pair of border rollers 40, which comprises a female punching roll 41 and a male punching roll 42. The female punching roll 41 comprises a middle cylindrical element 41-1 and circular end elements 41-2 and 41-3, each of which has a face facing towards the middle element 41-1 and normal with respect to the surface of the shaft 43 at the points where the middle element 41-1 joins these end elements. The male roller 42 consists of a cylindrical roller element having a length less than that of the middle element 41-1, the difference in length being substantially equal to the thickness of the sheet to be worked.
The roller 42 rotates between the end elements 41-2 and 41-3, parallel to the middle element 41-1 and is located, with respect to the middle element 41, at a distance substantially equal to the thickness of the sheet to be worked 23.
The rollers 41 and 42 are respectively supported by the shafts 43 and 44 and rotate integrally with them. After the passage of the sheet to be worked between the rollers 41 and 42, the longitudinal edges 23-1 and 23-2 of the strip 23 are deflected, at an angle of 900, out of the base plane of the strip.
After leaving the border rollers 40 in the shape of an elongated U, the web 23 passes between a second pair of border rollers 50, which includes a backing roll 51 and a shaping roll 52.
The rollers 51 and 52 are supported respectively by shafts 53 and 54, and rotate integrally with the latter. The support roll 51 comprises a cylindrical middle element 51-1 and two circular end elements 51-2 and 51-3, similar to the end elements 41-2 and 41-3 of the roll 41, but from which they differ in that they protrude from the middle element 51-1 only a sufficient distance to fix the position of the strip 23. The roller 52 comprises a middle element 52-1 which does not enter in contact with the strip 23, as well as two end elements 52-2 and 52-3. The outer portions 52-21 and 52-31 of the end elements 52-2 and 52-3 roll on the end elements 51-2 and 51-3 of the roller 51.
Between these outer portions and the middle element 52-1 there are inner portions 52-22 and 52-32, which tapering, or have a converging shape, starting from the outer portions 52-21 and 52-31, towards the middle element 52-1, at an angle of approximately 45O.
After leaving the border rollers 40, the strip 23 passes between the border rollers 50, following which the raised edges 23-1 and 23-2 are folded more strongly towards the primitive belt, at an angle corresponding to the angles surfaces of the inner portions 52-22 and 52-32 of the end elements 52-2 and 52-3 of the roller 52.
After leaving the border rollers 50 in a state where the edges 23-t and 23-2 form an angle of less than 900 with the unfolded portion of the strip 23, the latter passes between a third pair of border rollers 60, which comprises a backing roller 61 and a pressure roller 62. The rollers 61 and 62 are supported by the shafts 63 and 64, respectively, and rotate integrally therewith. The shafts 63 and 64, as well as the shafts 43, 44, 53 and 54, mentioned above, are driven in rotation using a motor system, not shown. The backing roller 61 is shaped in the same way as the backing roller 51 mentioned above. The pressure roller 62 has, as can be seen, a reduced diameter in its middle part; however, it may have a constant diameter over its entire length.
It is separated from the roll 61 by a distance corresponding to the desired thickness of the end supports 35, when the edges 23-1 and 23-2 are pressed against the pitch web 23. After the end of the web 23 has been threaded between the rollers 61 and 62 by the folding of the edges 23-1 and 23-2, at the front end of the primitive strip 23, on the middle part of this strip, by an amount sufficient so that the 'end of the strip 23 can be introduced between these rollers, the strip 23 is drawn between the rollers 61 and 62, and the deflected ends 23-1 and 23-2 are pressed against the pitch strip 23, which has the effect increase the thickness of the end supports 35.
The threading of the strip 23 between the rollers 61 and 62 is of course carried out by lifting the roller 62 from above the roller 61, applying the front end of the strip 23 on the roller 61 and then lowering the roller 62 up to a functional distance from the roller 61. As the metal employed for such finned belts is usually a soft metal or alloy - for example copper, aluminum and their alloys - edges 23-1 and 23- 2, as well as the portion of the primitive strip, over which they are folded, can be compressed to a thickness slightly greater than twice the thickness of the material forming the strip.
The border 35-1 is shown in fig. 3 to 5 in a magnified fashion, but it will be understood that in the finned webs according to the present invention the rimmed edges can hardly be seen with the naked eye.
The edging operation being completed, the edged strip 23 is made to pass between two complementary punching rollers 70, which produce slits in the non-edged part of the finned strip, deflect the aforementioned gills out of the base plane of each. fin and initiate the folding of the finned bands.
The folding is completed, in accordance with current practice, by one of the many folding or gathering devices known in this field. The construction of the punch rollers 70 does not form part of the present invention, these rollers being capable of any of the many shapes known in the art in question. A pair of complementary punch rollers, which are particularly suited to the practice of the present invention, are described in detail in US Patent No. 3214954, the data of which reference is made in this specification.
The finned bands described above make it possible to achieve a significant saving in the metal used to form these finned bands.
CLAIM I
Accordion pleated band for heat exchanger, characterized in that it consists of a single piece of metal tape, which has a substantially constant width, between about 12.7 mm and about 63.5 mm and having an uninterrupted series of substantially flat sides and in which a series of openings are formed, in that the middle part of this strip has an average thickness of between about 0.038 mm and about 0.061 mm, each of said sides having a series of slots substantially parallel, the metal immediately adjacent to said slots being deflected out of the base plane of the pan, and in that said marginal portions have a border thickness substantially greater than that of said middle portion, this edge extending towards the longitudinal axis over a distance between 0.38 mm and 1.52 mm.
SUB-CLAIMS
1. Strip according to claim I, characterized in that the width of said strip is between approximately 31.75 mm and approximately 50.8 mm.
2. Strip according to claim I and sub-claim 1, characterized in that the two marginal parts together occupy less than 5% of the total width of said strip.
3. Strip according to claim I, characterized in that the average thickness of said middle part is between approximately 0.046 mm and approximately 0.058 mm.
4. Strip according to claim I, characterized in that said marginal portions extend over a distance of between approximately 0.508 mm and approximately], 016 min.
5. Strip according to claim I, characterized in that said marginal parts have an average thickness substantially equal to twice the thickness of said middle part.
CLAIM It
A method of manufacturing the pleated strip according to claim I, characterized in that the tape is passed between the rolls of three pairs of edging rollers to fold the end of the tape back on itself, as well as through the rollers. a pair of punching rollers for cutting slits in the part of the sheet which retains its initial thickness and for forming, near said slits, openings intended to impart a change of direction to the air passing through said slits .
SO US-CLAIM
6. Method according to claim II, characterized in that the strips are formed from strips having an average thickness of less than 0.065 mm.
CLAIM III
Use of the pleated strip according to claim I, in an internal combustion engine radiator.
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