EP2249979A1 - Procede de fabrication d'une ailette et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede - Google Patents

Procede de fabrication d'une ailette et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede

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EP2249979A1
EP2249979A1 EP09715691A EP09715691A EP2249979A1 EP 2249979 A1 EP2249979 A1 EP 2249979A1 EP 09715691 A EP09715691 A EP 09715691A EP 09715691 A EP09715691 A EP 09715691A EP 2249979 A1 EP2249979 A1 EP 2249979A1
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EP
European Patent Office
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width
fin
strips
splitting
heat exchanger
Prior art date
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Withdrawn
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EP09715691A
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German (de)
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Inventor
Alan Day
Bernard Durieux
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Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/04—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23D19/00—Shearing machines or shearing devices cutting by rotary discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D35/00—Tools for shearing machines or shearing devices; Holders or chucks for shearing tools
    • B23D35/001—Tools for shearing machines or shearing devices; Holders or chucks for shearing tools cutting members
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacturing a fin, a device for implementing such a method and a fin and an exchanger obtained by such a method. It will find its applications particularly in the field of heat exchangers for motor vehicles.
  • the function of a heat exchanger is to ensure heat exchange between a first fluid flowing inside tubes of said exchanger and a second fluid such as, for example, atmospheric air.
  • a second fluid such as, for example, atmospheric air.
  • the invention relates more particularly to a method of manufacturing a fin, which is of the corrugated type.
  • These flats are also called “spacers” when they are located outside the circulation tubes of the heat exchanger and “disturbers” when they are located inside the tubes.
  • These corrugated fins can be used in particular in the case of 1 brazed heat exchangers.
  • a method of manufacturing a fin 1 of width and comprising corrugations for a heat exchanger comprising a step of splitting a metal sheet in at least two strips of width 1 and a folding step of strips of width 1 for obtaining the corrugations.
  • a first tool splits a metal strip along its longitudinal axis, the two resulting metal strips then pass into a second tool which forms corrugations in said metal strips.
  • the present invention aims to overcome this disadvantage.
  • the invention makes it possible to increase the capacity of the machines for manufacturing corrugated fins thus increasing the general rate of the assembly process of the bundle of a heat exchanger.
  • the present invention also provides a device for carrying out the method and a fin and a heat exchanger obtained by such a method.
  • FIG. 1 represents an exemplary implementation of the method as well as the device according to the invention.
  • FIG. 2 schematically represents a detail of the device according to the invention, this detail being situated at the so-called slitting disks of the wheels of the device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a metal sheet or strip 2 of great length
  • the metal sheet is preferably made of aluminum.
  • the metal sheet 2 is guided in the direction of the arrow F so as to allow the fin 4 to be formed.
  • splitting and folding of the metal foil 2 are carried out. According to the invention, these two steps are simultaneous.
  • the method of manufacturing the fin additionally comprises, for example, a step of forming transverse slots (not shown in FIG. 1) spaced apart from each other in the flat zones of the corrugations of the strips of width 1, the slots being able to in particular be oriented parallel to the longitudinal axis of a fin.
  • the term "longitudinal axis of a fin” means a direction perpendicular to the width 1 of a fin or an axis parallel to the direction F as shown in FIG. 1.
  • the step of forming the transverse slots operates by cutting and lifting a portion of the fin. More particularly, the formation of the transverse slots is performed on the flat areas connecting two adjacent corrugations and not on the entire fin. These transverse slots form a flow deflector to improve the heat exchange.
  • the step of forming the transverse slots may take place simultaneously with the splitting and folding steps of the strips of width 1.
  • the manufacturing process of the fin may further comprise a step of cutting the fin 4 of width 1 to a predetermined length.
  • the device according to the invention is composed of at least two forming wheels 8 and 10, each provided with deformation means 12 of the metal sheet 2.
  • the forming wheels 8 and 10 are formed by a stack of so-called deformation or forming discs 30 between which are interposed at a given height one or more so-called slitting discs 22.
  • the deformation discs are represented under the shape of four blocks 30-A, 30-B, 30-C and 30-D.
  • Each deformation disk 30 comprises deformation means 12.
  • the deformation means 12 are here formed by radially projecting teeth, each tooth being formed by two edges connected at a vertex.
  • the deformation means 12 can also be seen as so many series of vertices 14 alternating with series of recesses 16, provided at the circumference of each disc.
  • the deformation disks 30 may furthermore be provided with means capable of forming the transverse slots defining a deflector as described above.
  • the means or sharp edges are located on one of the two edges of a tooth. A cutting edge may be present at the end of some or each tooth of a disc 30.
  • the . Relative positioning of the rollers is done in such a way that the teeth of the two rollers 8 and 10 mesh with each other as shown in FIG.
  • the knurls 8 and 10 further comprise splitting means 18 of the metal sheet 2.
  • the splitting means 18 are made in the form of one or more blades carried, at specific discs called slitting disc, by each of the wheels 8 and 10.
  • slitting disc a specific discs carried, at specific discs called slitting disc, by each of the wheels 8 and 10.
  • two slitting discs 22 are present on each wheel.
  • These slitting discs 22 allow the metal strip 2 to be split into at least two strips 4 of width 1. It will be noted that the splitting of the metal sheet into two strips of width 1 makes it possible to cut the metal sheet in the direction of its length or in other words in the direction of the direction F shown in Figure 1, this operation is performed on the entire fin. For this, the slitting discs 22 are placed on each wheel at a height equal to the width 1 of the fin.
  • the slitting disks 22 have a profile similar to the warp disks 30 of the rollers 8 and 10. Slitting discs belonging to the same wheel have diameters. different. In the embodiment shown in FIG. 2, the diameters of the slitting discs 22Al and 22D2 (belonging respectively to the rollers 8 and 10) have a diameter greater than that of the slitting discs 22B1 and 22Cl (belonging respectively to the rollers 8 and 10 For reasons of ease of understanding, only the slitting disks of the rollers 8 and 10 have been shown in FIG.
  • the slitting disc 22Al of the wheel 8 comes into contact with the slitting disc 22B1 of the wheel 10.
  • the slitting disc 22C2 of the wheel 8 comes into contact with the slitting disk 22D2 of the wheel 10.
  • the slitting discs 30 comprise at their circumference means provided for shearing the metal strip 2 into two strips 4 of width 1. Thus, the slitting is done without removal of material and therefore without falling material.
  • the slitting discs have been simplified and accentuated in their dimension for ease of understanding.
  • the knobs 8 and 10 of the device 6 rotate in opposite directions around their respective axes of rotation A1 and A2 in the direction Sl for the wheel 8 and in the direction S2 for the wheel 10.
  • the vertices 14 of the deformation means 12 of a wheel fit into the recesses 16 of the deformation means 12 of the second wheel. This allows the formation of corrugations 20 composed of planar areas 20-1 and 20-2 and folded areas 20-3 forming a bend.
  • the slitting blades 18 slit or shear the metal sheet 2 along its longitudinal axis into two strips 4 of width 1 to obtain said two strips of width 1.
  • the metal sheet 4 is simultaneously:
  • transverse slots forming flow deflectors are formed using sharp edges.
  • the two fins 4 are formed and dissociated simultaneously by the forming wheels 8 and 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une ailette (4) de largeur 1 et comportant des ondulations (20) pour un échangeur de chaleur comprenant au moins une étape de fendage d'une feuille métallique (2) en au moins deux bandes (4) de largeur 1 et une étape de pliage des bandes (4) de largeur 1 pour l'obtention des ondulations (20). Les étapes de fendage et de pliage de la feuille métallique ont lieu simultanément. L'invention vise aussi un dispositif pour la mise en œuvre d'un tel procédé ainsi qu'une ailette et un échangeur obtenus par un tel procédé. Application notamment au domaine automobile.

Description

Procédé de fabrication d' une ailette et dispositif pour la mise en œuvre d'un tel procédé
L'invention concerne un procédé de fabrication d'une ailette, un dispositif pour la mise en œuvre d'un tel procédé ainsi qu'une ailette et un échangeur obtenus par un tel procédé. Elle trouvera ses applications notamment au domaine des éσhangeurs de chaleur pour véhicules automobiles.
La fonction d'un échangeur de chaleur est d'assurer un échange de chaleur entre un premier fluide circulant à l'intérieur de tubes dudit éσhangeur et un second fluide tel que, par exemple, de l'air atmosphérique. Afin d'augmenter l'échange de chaleur entre ces fluides, il est courant de munir les échangeurs de chaleur d'une pluralité d'ailettes interposées entre deux tubes de l' échangeur de chaleur et permettant d'augmenter les surfaces d'échange et/ou de perturber l'écoulement des fluides.
L' invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication d'une ailette, laquelle est du type ondulée. Ces aillettes sont aussi appelées "intercalaires" quand elles sont situées à l'extérieur des tubes de circulation de 1' échangeur de chaleur et "perturbateurs" quand elles sont situées à l'intérieur des tubes. Ces ailettes ondulées peuvent être notamment utilisées dans le cas d1 échangeurs de chaleur brasés.
Il est déjà connu, notamment dans le document JP 11-147149, un procédé de fabrication d'une ailette de largeur 1 et comportant des ondulations pour un échangeur de chaleur comprenant une étape de fendage d'une feuille métallique en au moins deux bandes de largeur 1 et une étape de pliage des bandes de largeur 1 pour l'obtention des ondulations. Dans ce document, un premier outil fend un feuillard métallique selon son axe longitudinal, les deux bandes métalliques résultantes passent ensuite dans un second outil qui forme des ondulations dans lesdites bandes métalliques.
Cependant, la cadence de production d'ailettes ondulées par un tel procédé de fabrication n'est pas satisfaisante. Ceci entraîne une limitation de la cadence des machines d'assemblage du faisceau de l'échangeur de chaleur, se trouvant en aval.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient .
Dans ce but, elle propose un procédé de fabrication d'une ailette du type défini plus haut dans lequel les étapes de fendage et de pliage de ladite feuille métallique ont lieu simultanément .
Ainsi, l'invention permet d'augmenter la capacité des machines de fabrication d' ailettes ondulées augmentant ainsi la cadence générale du processus d'assemblage du faisceau d'un échangeur de chaleur.
La présente invention vise aussi un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé ainsi qu'une ailette et un échangeur de chaleur obtenus par un tel procédé.
La figure 1 représente un exemple de mise en oeuvre du procédé ainsi que le dispositif selon l'invention. La figure 2 représente, de manière schématique, un détail du dispositif selon l'invention, ce détail se situant au niveau de disques dit de refendage des molettes du dispositif selon l' invention.
On a représenté sur la figure 1 une feuille métallique ou feuillard 2 d'une grande longueur, la feuille métallique est de préférence en aluminium. Lors de la fabrication d'une ailette 4 selon le procédé de la présente invention, la feuille métallique 2 est guidée dans le sens de la flèche F de manière à permettre de former l'ailette 4.
Pour cela on réalise un fendage et un pliage de la feuille métallique 2. Selon l'invention, ces deux étapes sont simultanées.
Le procédé de fabrication de l'ailette comporte en outre, par exemple, une étape de formation de fentes transversales (non représentées sur la figure 1) espacées les unes des autres dans les zones planes des ondulations des bandes de largeur 1, les fentes pourront notamment être orientées de manière parallèle à l'axe longitudinal d'une ailette. On entend ici par axe longitudinal d'une ailette, un axe direction perpendiculaire à la largeur 1 d' une ailette ou encore un axe parallèle à la direction F telle que représentée sur la figure 1. L'étape de formation des fentes transversales s'opère par découpe et relevage d'une partie de l'ailette. Plus particulièrement, la formation des fentes transversales est effectuée sur les zones planes reliant deux ondulations adjacentes et non sur la totalité de l'ailette. Ces fentes transversales forme un déflecteur de flux permettant d'améliorer l'échange de chaleur.
L'étape de formation des fentes transversales pourra avoir lieu simultanément avec les étapes de fendage et de pliage des bandes de largeur 1.
Le procédé de fabrication de l'ailette peut en outre comporter une étape de découpe de l'ailette 4 de largeur 1 à une longueur prédéterminée.
Pour la mise en œuvre du procédé décrit plus haut, le dispositif conforme à l'invention est composé d'au moins deux molettes de formage 8 et 10, munies chacune de moyens de déformation 12 de la feuille métallique 2. Les molettes de formage 8 et 10 sont formées par un empilement de disques dits de déformation ou de formage 30 entre lesquels sont intercalés à une hauteur déterminée un ou plusieurs disques dits de refendage 22. Pour des raisons de simplification de la figure 1, les disques de déformations sont représentés sous la forme de quatre blocs 30-A, 30-B, 30-C et 30-D.
Chaque disque de déformation 30 comporte des moyens de déformation 12. Les moyens de déformation 12 sont, ici, formés par des dents saillantes radialement, chaque dent étant formée par deux arêtes reliées au niveau d'un sommet.
Autrement dit, les moyens de déformation 12 peuvent aussi être vus comme tant des séries de sommets 14 alternant avec des séries de creux 16, prévus au niveau de la circonférence de chaque disque. Les disques de déformation 30 peuvent être en outre munis de moyens aptes à former les fentes transversales définissant un déflecteur tel que décrit plus haut. Les moyens ou bords tranchants se situent sur une des deux arêtes d'une dent. Un bord tranchant peut être présent à l'extrémité de certaine ou de chaque dent d'un disque 30.
Le . positionnement relatif des molettes est fait de telle manière que les dents des deux molettes 8 et 10 s'engrènent mutuellement comme représenté à la figure 1.
Les molettes 8 et 10 comportent en outre des moyens de fendage 18 de la feuille métallique 2. Ici, les moyens de fendage 18 sont réalisés sous la forme d'une ou plusieurs lames portées, au niveau de disques spécifiques appelés disque de refendage, par chacune des molettes 8 et 10. Sur la figure 1, deux disques de refendages 22 sont présents sur chaque molette.
Ces disques de refendage 22 permettent de fendre la bande métallique 2 en au moins deux bandes 4 de largeur 1. On notera que le fendage de la feuille métallique en deux bandes de largeur 1 permet de couper la feuille métallique dans le sens de sa longueur ou encore autrement dit dans le sens de la direction F représentée au niveau de la figure 1, cette opération s'effectue sur la totalité de l'ailette. Pour cela, les disques de refendage 22 sont placés sur chaque molette à une hauteur égale à la largeur 1 de l'ailette.
Les disques de refendage 22 ont un profile similaire aux disques de déformation 30 des molettes 8 et 10. Les disques de refendage appartenant à une même mollette comportent des diamètres . différents. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, les diamètres des disques de refendage 22Al et 22D2 (appartenant respectivement aux molettes 8 et 10} présentent un diamètre supérieur à celui des disques de refendage 22Bl et 22Cl (appartenant respectivement aux molettes 8 et 10) . Pour des raisons de facilité de compréhension, seuls les disques de refendage des molettes 8 et 10 ont été représentés sur la figure 2.
Pendant la mise en œuvre du procédé, le disque de refendage 22Al de la molette 8 vient en contact avec le disque de refendage 22Bl de la molette 10. De la même manière, pendant la mise en œuvre du procédé, le disque de refendage 22C2 de la molette 8 vient en contact avec le disque de refendage 22D2 de la molette 10.
Les disques de refendage 30 comportent au niveau de leur circonférence des moyens prévus pour cisailler la bande métallique 2 en deux bandes 4 de largeur 1. Ainsi, le refendage se fait sans enlèvement de matière et donc sans chute de matière. Sur la figure 1, les disques de refendage ont été simplifié et accentué dans leur dimension pour facilité la compréhension.
Lors de la fabrication de l'ailette selon de procédé de la présente invention et comme représenté au niveau de la figure 2, les molettes 8 et 10 du dispositif 6 tournent, dans des sens opposés autour de leur axe de rotation respectif Al et A2 dans le sens Sl pour la molette 8 et dans le sens S2 pour la molette 10. Pendant la fabrication des ailettes, les sommets 14 des moyens de déformation 12 d'une molette s'imbriquent dans les creux 16 des moyens de déformation 12 de la seconde molette. Ceci permet la formation d'ondulations 20 composées de zones planes 20-1 et 20-2 et de zones pliées 20-3 formant un coude.
Simultanément à la formation de ces ondulations 20, les lames de refendage 18 fendent ou cisaillent la feuille métallique 2 selon son axe longitudinal en deux bandes 4 de largeur 1 pour obtenir lesdites deux bandes de largeur 1.
Dans ce mode de réalisation, la feuille métallique 4 est simultanément :
=> pliée à l'aide de l'alternance de dents et de creux, => fendue à l'aide de moyens de fendage 18 prévus sur les disques de refendage, et
=> des fentes transversales formant déflecteurs de flux sont formées à l'aide de bords tranchants.
Ainsi, les deux ailettes 4 sont formées et dissociées simultanément par les molettes de formage 8 et 10.
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci avant, seulement à titre d'exemples, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'une ailette (4), notamment pour échangeur de chaleur, ladite ailette (4) présentant une largeur (1) et comportant des ondulations (20) , ledit procédé comprenant au moins une étape de fendage d'une feuille métallique (2) en au moins deux bandes (4) de largeur 1 et une étape de pliage desdites bandes (4) de largeur 1 pour l'obtention desdites ondulations (20) caractérisé en ce que lesdites étapes de fendage et de pliage de ladite feuille métallique (2) ont lieu simultanément .
2. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel ledit procédé comporte en outre une étape de formation de fentes transversales espacées les unes des autres dans lesdites bandes (4) de largeur 1.
3. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel ladite étape de formation des fentes transversales a lieu simultanément avec lesdites étapes de fendage et de pliage desdites bandes (4) de largeur 1.
4. Procédé selon la revendication précédente, lequel comporte en outre une étape de découpe de ladite ailette (4) de largeur 1 à une longueur prédéterminée.
5. Dispositif notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux molettes (8 ; 10) munies chacune de moyens de déformation (12) de ladite feuille métallique et de moyens de fendage (18) de ladite feuille métallique.
6. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel lesdits moyens de déformation (12) de la première molette (8) s' imbriquent dans les moyens de déformation (12) de la seconde molette (10) .
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel lesdits moyens de fendages (18) sont des lames portées par certains disques dits de refendage de chacune desdites molettes (8 ; 10) .
8. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel ladite feuille métallique (2) est fendue pour obtenir lesdites deux bandes (4) de largeur 1.
9. Ailette ondulée pour échangeur de chaleur obtenue par le procédé selon l'une quelconques des revendications précédentes .
10. Echangeur de chaleur comportant au moins une ailette ondulée obtenue selon la revendication précédente.
EP09715691A 2008-02-27 2009-02-27 Procede de fabrication d'une ailette et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede Withdrawn EP2249979A1 (fr)

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