EP0533574A1 - Procédé de poinçonnage d'une ouverture traversante dans une paroi tubulaire, et paroi tubulaire obtenue - Google Patents

Procédé de poinçonnage d'une ouverture traversante dans une paroi tubulaire, et paroi tubulaire obtenue Download PDF

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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/28—Perforating, i.e. punching holes in tubes or other hollow bodies
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    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49391—Tube making or reforming

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of tubular walls of fluid exchanger heat exchanger boxes, and in particular those used in condensers of air conditioning systems of motor vehicles. More particularly, the invention relates to the production in a tubular wall of through openings intended to receive the ends of the fluid circulation tubes of the heat exchanger.
  • a known method for making such a through opening uses a punch having a cylindrical outer surface terminated by a cutting edge, the punch being moved in the direction of the generatrices of its cylindrical surface relative to the tubular wall so that the cutting edge comes in contact with it from the outside and passes through its thickness by forming the opening, the peripheral surface of the latter being entirely in contact, at the end of the stroke of the punch, with the cylindrical surface of the latter.
  • This process leads to a through opening, the peripheral surface of which is cylindrical and is connected to the external face of the tubular wall, in its parts furthest from the axial plane of the tubular wall parallel to the generatrices of the cylindrical surface of the punch, according to a acute angle.
  • This acute connection angle defines a cutting edge which, when inserting the end of the tube into the opening, will tear a chip on it if it is not perfectly aligned with the opening, this risk being all the greater the greater the number of tubes to be placed simultaneously.
  • the object of the invention is to remedy this drawback.
  • said cylindrical surface is connected, opposite the cutting edge, on at least part of its perimeter, to a surface portion of the punch inclined towards the outside from cylindrical surface, and, at the end of the working stroke of the punch, the inclined surface portion deforms the tubular wall so as to flare the opening. This flaring of the opening ensures centering of the end of the tube and its easy introduction without deterioration into the opening.
  • the inclined surface portion is in contact with a flared portion of the peripheral surface of the opening adjacent to the external surface of the tubular wall, while the cylindrical surface of the punch , in said part of its perimeter, is in contact with a cylindrical portion of the peripheral surface of the opening adjacent to the internal surface of the tubular wall.
  • the tube is first centered by the outer flared portion of the surface of the opening, then guided with minimal clearance by the inner cylindrical portion of this surface.
  • the invention also relates to a tubular wall for a heat exchanger fluid box as can be obtained by the method defined above, comprising through openings elongated in its circumferential direction and whose peripheral surface has, in the end regions of the openings, a portion flared outward and extending from the external face of the tubular wall over at least a fraction of the thickness thereof.
  • the flared portion extends only over a fraction of the thickness of the wall, it can be connected, in said end regions, to a portion of cylindrical surface extending over the remaining fraction and by consequently adjacent to the internal face of the tubular wall.
  • Figure 1 shows the embodiment of a through opening in the tubular wall 1 of a heat exchanger fluid box by means of a punch 2 having a cylindrical outer surface 3 connecting at one end to a narrowed part 4 defining a cutting edge.
  • the punch is moved relative to the wall 1 in the direction of the arrow F, parallel to the generatrices of the cylindrical surface 3.
  • the edge 4 has essentially passed through the thickness of the wall 1 and formed an opening 5 whose peripheral surface 6, in its region adjacent to the external face 7 of the wall 1, is cylindrical and in contact with the cylindrical external surface 3 of the punch.
  • This cylindrical surface 6 is connected to the face 7, in the regions furthest from the axial plane P of the wall 1 parallel to the arrow F, at an acute angle of small value. If the advance movement of the punch was stopped at this stage, as is the case in the known method, the edge defined by this acute angle would risk damaging the tube which will subsequently be presented to enter the opening, and even prevent its introduction.
  • the cylindrical surface 3 of the punch 2 is connected, opposite the edge 4, to a surface portion 8 inclined outward from the cylindrical surface 3.
  • this inclined surface portion 8 deforms the tubular wall so as to flare the opening, which is elongated in the circumferential direction of the tubular wall, in the vicinity of its two ends.
  • the inclined surface portion 8 is then in contact with flared portions 6a of the peripheral surface of the opening adjacent to the external face 7 of the tubular wall, while the cylindrical surface 3 of the punch is in contact with cylindrical portions 6b of the peripheral surface of the opening, also in the vicinity of the ends of the latter, adjacent to the internal surface 9 of the wall 1.
  • the flared surface portions 6a provide a centering of the end of the tube 12 in the direction perpendicular to the plane P and easy introduction thereof into the opening, the cylindrical surface portions 6b and 6c now precisely maintain the final positioning of the tube.

Abstract

Pour réaliser une ouverture traversante (6) dans une paroi tubulaire (1) de boite à fluide d'un échangeur de chaleur, on utilise un poinçon (2) présentant une surface extérieure cylindrique (3) terminée par une arête coupante (4), le poinçon étant déplacé dans la direction (F) des génératrices de sa surface cylindrique par rapport à la paroi tubulaire de façon que l'arête coupante vienne en contact avec celle-ci par l'extérieur et traverse son épaisseur en formant l'ouverture. Selon l'invention, cette surface cylindrique se raccorde, à l'opposé de l'arête coupante, sur une partie au moins de son périmètre, à une portion de surface (8) du poinçon inclinée vers l'extérieur à partir de la surface cylindrique, et, à la fin de la course de travail du poinçon, la portion de surface inclinée vient déformer la paroi tubulaire de façon à évaser l'ouverture. L'évasement de l'ouverture permet un centrage et une introduction facile de l'extrémité d'un tube dans l'ouverture. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne la fabrication des parois tubulaires de boîtes à fluide d'échangeurs de chaleur, et notamment de celles utilisées dans les condenseurs des installations de climatisation de véhicules automobiles. Plus particulièrement, l'invention concerne la réalisation dans une paroi tubulaire des ouvertures traversantes destinées à recevoir les extrémités des tubes de circulation de fluide de l'échangeur de chaleur.
  • Un procédé connu pour réaliser une telle ouverture traversante utilise un poinçon présentant une surface extérieure cylindrique terminée par une arête coupante, le poinçon étant déplacé dans la direction des génératrices de sa surface cylindrique par rapport à la paroi tubulaire de façon que l'arête coupante vienne en contact avec celle-ci par l'extérieur et traverse son épaisseur en formant l'ouverture, la surface périphérique de cette dernière étant entièrement en contact, à la fin de la course du poinçon, avec la surface cylindrique de celui-ci.
  • Ce procédé conduit à une ouverture traversante dont la surface périphérique est cylindrique et se raccorde à la face externe de la paroi tubulaire, dans ses parties les plus éloignées du plan axial de la paroi tubulaire parallèle aux génératrices de la surface cylindrique du poinçon, selon un angle aigu. Cet angle de raccordement aigu définit une arête coupante qui, lors de l'insertion de l'extrémité du tube dans l'ouverture, arrachera un copeau sur celui-ci s'il n'est pas parfaitement aligné avec l'ouverture, ce risque étant d'autant plus grand que le nombre de tubes à mettre en place simultanément est plus élevé.
  • Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient.
  • Selon l'invention, dans un procédé tel que défini ci-dessus, ladite surface cylindrique se raccorde, à l'opposé de l'arête coupante, sur une partie au moins de son périmètre, à une portion de surface du poinçon inclinée vers l'extérieur à partir de la surface cylindrique, et, à la fin de la course de travail du poinçon, la portion de surface inclinée vient déformer la paroi tubulaire de façon à évaser l'ouverture. Cet évasement de l'ouverture assure un centrage de l'extrémité du tube et son introduction facile et sans détérioration dans l'ouverture.
  • De préférence, dans la position de fin de course du poinçon, la portion de surface inclinée est en contact avec une portion évasée de la surface périphérique de l'ouverture adjacente à la surface externe de la paroi tubulaire, tandis que la surface cylindrique du poinçon, dans ladite partie de son périmètre, est en contact avec une portion cylindrique de la surface périphérique de l'ouverture adjacente à la surface interne de la paroi tubulaire. Ainsi, le tube est d'abord centré par la portion extérieure évasée de la surface de l'ouverture, puis guidé avec un jeu minimal par la portion cylindrique intérieure de cette surface.
  • Dans le cas où l'ouverture et la section transversale de la surface cylindrique du poinçon sont allongées dans la direction circonférentielle de la paroi tubulaire, deux portions de surfaces inclinées sont avantageusement prévues, adjacentes respectivement aux deux extrémités de la section transversale de la surface cylindrique. C'est en effet au niveau de ces deux extrémités que l'angle de raccordement de la surface cylindrique de l'ouverture, en l'absence d'évasement, et de la face externe de la paroi tubulaire serait le plus aigu. De plus, le centrage du tube aux deux extrémités de sa section transversale allongée suffit pour assurer son positionnement complet.
  • L'invention vise également une paroi tubulaire pour boîte à fluide d'échangeur de chaleur telle qu'on peut l'obtenir par le procédé défini ci-dessus, comportant des ouvertures traversantes allongées dans sa direction circonférentielle et dont la surface périphérique présente, dans les régions d'extrémités des ouvertures, une portion évasée vers l'extérieur et s'étendant à partir de la face externe de la paroi tubulaire sur une fraction au moins de l'épaisseur de celle-ci.
  • Dans le cas où la portion évasée ne s'étend que sur une fraction de l'épaisseur de la paroi, elle peut se raccorder, dans lesdites régions d'extrémités, à une portion de surface cylindrique s'étendant sur la fraction restante et par conséquent adjacente à la face interne de la paroi tubulaire.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de réalisation, et des dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une paroi tubulaire de boîte à fluide montrant deux phases successives du procédé selon l'invention;
    • la figure 2 est une vue partielle de côté dans la seconde de ces phases, la paroi tubulaire étant repésentée en coupe axiale; et
    • la figure 3 est une vue partielle en élévation de cette même paroi tubulaire montrant un tube de circulation introduit dans l'ouverture terminée.
  • La figure 1 montre la réalisation d'une ouverture traversante dans la paroi tubulaire 1 d'une boîte à fluide d'échangeur de chaleur au moyen d'un poinçon 2 présentant une surface extérieure cylindrique 3 se raccordant à une extrémité à une partie rétrécie 4 définissant une arête coupante. Le poinçon est déplacé par rapport à la paroi 1 dans le sens de la flèche F, parallèlement aux génératrices de la surface cylindrique 3. Dans la moitié gauche de la figure 1, l'arête 4 a essentiellement traversé l'épaisseur de la paroi 1 et formé une ouverture 5 dont la surface périphérique 6, dans sa région adjacente à la face externe 7 de la paroi 1, est cylindrique et en contact avec la surface extérieure cylindrique 3 du poinçon. Cette surface cylindrique 6 se raccorde à la face 7, dans les régions les plus éloignées du plan axial P de la paroi 1 parallèle à la flèche F, selon un angle aigu de faible valeur. Si le mouvement d'avance du poinçon était arrêté à ce stade, comme c'est le cas dans le procédé connu, l'arête définie par cet angle aigu risquerait de détériorer le tube qui sera ultérieurement présenté pour pénétrer dans l'ouverture, et même d'empêcher son introduction.
  • Selon l'invention, la surface cylindrique 3 du poinçon 2 se raccorde, à l'opposé de l'arête 4, à une portion de surface 8 inclinée vers l'extérieur à partir de la surface cylindrique 3. A la fin de la course de travail du poinçon, comme montré dans la moitié droite de la figure 1, cette portion de surface inclinée 8 vient déformer la paroi tubulaire de façon à évaser l'ouverture, qui est allongée dans la direction circonférentielle de la paroi tubulaire, au voisinage de ses deux extrémités. La portion de surface inclinée 8 est alors en contact avec des portions évasées 6a de la surface périphérique de l'ouverture adjacentes à la face externe 7 de la paroi tubulaire, tandis que la surface cylindrique 3 du poinçon est en contact avec des portions cylindriques 6b de la surface périphérique de l'ouverture, également au voisinage des extrémités de celle-ci, adjacentes à la surface interne 9 de la paroi 1. En revanche, comme montré à la figure 2, dans la région du plan P, où la pénétration de l'arête 4 du poinçon forme dans la paroi 1 une dépression 10 dans laquelle la face externe 7 est inclinée par rapport à l'axe longitudinal 11 de la paroi tubulaire, seule la surface cylindrique 3 vient en contact avec la surface périphérique de l'ouverture 5, définissant pour celle-ci deux portions de surface 6c qui s'étendent dans des plans perpendiculaires à l'axe de la paroi tubulaire 1, sur toute l'épaisseur de celle-ci. Ces portions de surface 6c se raccordent à la face externe 7 selon un angle obtus, de sorte que le centrage du tube dans la direction de l'axe 11 est assuré. Il n'est donc pas utile que la portion de surface inclinée 8 du poinçon s'étende sur tout le périmètre de celui-ci. Elle est donc limitée à deux portions séparées dans les régions les plus éloignées du plan P.
  • Les portions de surface évasées 6a, dont l'étendue est limitée aussi bien dans la direction de l'épaisseur de la paroi 1, comme montré à la figure 1, que dans la direction circonférentielle de l'ouverture 5, comme montré aux figures 2 et 3, assurent un centrage de l'extrémité du tube 12 dans la direction perpendiculaire au plan P et une introduction facile de celle-ci dans l'ouverture, les portions de surface cylindriques 6b et 6c maintenant avec précision le positionnement final du tube.

Claims (5)

  1. Procédé de réalisation d'une ouverture traversante (6) dans une paroi tubulaire (1) de boîte à fluide d'un échangeur de chaleur au moyen d'un poinçon (2) présentant une surface extérieure cylindrique (3) terminée par une arête coupante (4), le poinçon étant déplacé dans la direction (F) des génératrices de sa surface cylindrique par rapport à la paroi tubulaire de façon que l'arête coupante vienne en contact avec celle-ci par l'extérieur et traverse son épaisseur en formant l'ouverture, caractérisé en ce que ladite surface cylindrique se raccorde, à l'opposé de l'arête coupante, sur une partie au moins de son périmètre, à une portion de surface (8) du poinçon inclinée vers l'extérieur à partir de la surface cylindrique, et en ce que, à la fin de la course de travail du poinçon, la portion de surface inclinée vient déformer la paroi tubulaire de façon à évaser l'ouverture.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la position de fin de course du poinçon, la portion de surface inclinée est en contact avec une portion évasée (6a) de la surface périphérique de l'ouverture adjacente à la face externe (7) de la paroi tubulaire, tandis que la surface cylindrique du poinçon, dans ladite partie de son périmètre, est au contact avec une portion cylindrique (6b) de la surface périphérique de l'ouverture adjacente à la face interne (9) de la paroi tubulaire.
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ouverture et la section transversale de la surface cylindrique du poinçon sont allongées dans la direction circonférentielle de la paroi tubulaire, et que deux portions de surface inclinées (8) sont prévues, adjacentes respectivement aux deux extrémités de la section transversale de la surface cylindrique.
  4. Paroi tubulaire (1) pour boîte à fluide d'échangeur de chaleur telle qu'on peut l'obtenir par le procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant des ouvertures traversantes allongées dans sa direction circonférentielle et dont la surface périphérique présente, dans les régions d'extrémités des ouvertures, une portion (6a) évasée vers l'extérieur et s'étendant à partir de la face externe (7) de la paroi tubulaire sur une fraction au moins de l'épaisseur de celle-ci.
  5. Paroi selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite portion (6a) évasée se raccorde, dans lesdites régions d'extrémités, à une portion de surface cylindrique (6b) s'étendant sur la fraction restante de l'épaisseur de la paroi.
EP92402555A 1991-09-19 1992-09-17 Procédé de poinçonnage d'une ouverture traversante dans une paroi tubulaire, et paroi tubulaire obtenue Revoked EP0533574B1 (fr)

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