FR2462214A1 - PROCESS FOR CONFORMING A TUBE, ESPECIALLY FOR A HEAT EXCHANGER - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR CONFORMER SUIVANT UNE SECTION CIRCULAIRE L'EXTREMITE D'UN TUBE DE SECTION OBLONGUE, NOTAMMENT OVALE, POUR UN ECHANGEUR DE CHALEUR TEL QU'UN RADIATEUR DE REFROIDISSEMENT DE MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE OU UN ECHANGEUR DE CHALEUR D'UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE ETOU DE CLIMATISATION D'AIR. LA CONFORMATION EST EFFECTUEE EN UNE SEULE OPERATION A L'AIDE D'UN POINCON 5 DONT LE CORPS 13 EST CYLINDRIQUE DE SECTION CIRCULAIRE DE DIAMETRE EGAL A CELUI SOUHAITE POUR LA SURFACE INTERNE DE L'EXTREMITE DU TUBE, QUI EST ENFONCE A FORCE DANS L'EXTREMITE DU TUBE 1.PROCESS FOR CONFORMING FOLLOWING A CIRCULAR SECTION THE END OF AN OBLONG SECTION TUBE, IN PARTICULAR OVAL, FOR A HEAT EXCHANGER SUCH AS A MOTOR VEHICLE ENGINE COOLING RADIATOR OR A HEAT EXCHANGER OF A HEATING AND HEATING PLANT AIR CONDITIONING. THE CONFORMATION IS CARRIED OUT IN A SINGLE OPERATION USING A PUNCH 5 WHOSE BODY 13 IS CYLINDRICAL WITH A CIRCULAR SECTION OF DIAMETER EQUAL TO THAT DESIRED FOR THE INTERNAL SURFACE OF THE END OF THE TUBE, WHICH IS FORCE PRESSED IN L 'TUBE END 1.
Description
L'invention a pour objet un procéd6 de conformation d'un tube, enThe subject of the invention is a process for shaping a tube,
particulier pour échangeur de chaleur, tel particular for heat exchanger, such
qu'un radiateur de refroidissement de moteur de véhicule auto- a radiator for motor vehicle engine cooling
mobile ou un échangeur faisant partie d'une installation de chauffage et/ou de climatisation de l'air d'un habitacle de mobile or an exchanger forming part of an installation for heating and / or air conditioning the air of a passenger compartment.
véhicule, ainsi qu'un tube obtenu par ce procédé. vehicle, and a tube obtained by this method.
Elle s'applique plus particulièrement à des tubes qui sont entourés au contact par des ailettes ou d'autres moyens d'échange thermique avec l'air extérieur, et dans lesquels It applies more particularly to tubes which are surrounded in contact by fins or other means of heat exchange with the outside air, and in which
circule un liquide ou fluide de chauffage ou de refroidisse- circulates a liquid or fluid for heating or cooling
ment et dont les extrémités, pour permettre la circulation the ends, to allow the circulation
d'eau, débouchent dans au moins une chambre collectrice limi- water, open into at least one
tée par une boite à eau fermée par ou munie d'un collecteur formé d'une plaque à trous circulaires pour l'introduction à étanchéité des extrémités des tubes dans ladite chambre, Dans la plupart des échangeurs de chaleur de ce type utilisés actuellement, les tubes sont à section circulaire, et cela en vue de faciliter l'assemblage d'au moins une de leurs extrémités avec une plaque à trous circulaireso On a cependant utilisé des faisceaux de tubes dont les tubes sont à section oblongue de manière à accroître l'aire de la surface de contact avec l'air qui les entoure sans by a water box closed by or provided with a collector formed of a plate with circular holes for the introduction to sealing the ends of the tubes in said chamber, in most of the heat exchangers of this type currently used, the The tubes have a circular cross-section, in order to facilitate the assembly of at least one of their ends with a plate with circular holes. However, bundles of tubes whose tubes are of oblong section have been used to increase the thickness of the tubes. area of the surface of contact with the air around them without
accroître la résistance aérodynamique de léchangeur. increase the aerodynamic resistance of the exchanger.
Pour permettre l'assemblage de tels tubes avec les pla- To allow the assembly of such tubes with
ques à trous circulaires, on doit conformer les extrémités de ces tubes pour les faire passer d'une section oblongue à une circular holes, the ends of these tubes must be made to pass from an oblong section to a
section circulaire.circular section.
Cette conformation des extrémités des tubes est souhai- This conformation of the ends of the tubes is desirable.
table également dans d'autres domaines, par exemple lorsque table also in other areas, for example when
les tubes sont destinés à être raccordés par soudage ou vis- the tubes are intended to be connected by welding or
sage à d'autres tubes de section circulaire, comme c'est le wise to other tubes of circular section, as is the
cas, par exemple, dans les évaporateurs. case, for example, in evaporators.
Mais les procédés de conformation connus jusqu'à pré- But the conformation processes known up to now
sent n'ont pas fourni de résultats satisfaisants have not provided satisfactory results
Ils ne permettent pas, notamment, d'obtenir une section. They do not allow, in particular, to obtain a section.
circulaire dont les bords et la surface extemrne présentent des circle whose edges and outer surface have
caractéristiques géométriques suffisamment bonnes pour permet- geometric characteristics sufficiently good to permit
tre un raccordement à d'autres tubes ou assurer une étanchéité be a connection to other tubes or ensure a tightness
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de l'assemblage aux plaques à trous par des moyens aussi sim- from the assembly to the perforated plates by such simple means
ples et efficaces qu'avec des tubes de section circulaire sur more efficient than with circular tubes on
toute leur longueur.their entire length.
La présente invention pallie cette lacune. The present invention overcomes this deficiency.
Elle a pour objet un procédé de conformation des extrzé-. It relates to a method of conforming the extrzé.
mités des tubes pour les faire passer d'une section transver-- put tubes out of a cross section--
sale oblongue à une section transversale circulaire, caracté- oblong to a circular cross-section, characterized
risé en ce que la conformation est effectuée en une seule opération à l'aide d'un poinçon dont le corps est cylindrique de section circulaire de diamètre égal à celui souhaité pour la surface interne de l'extrémité du tube et qui est enfoncé in that the conformation is carried out in a single operation by means of a punch whose body is cylindrical with a circular cross-section of diameter equal to that desired for the inner surface of the end of the tube and which is recessed
à force dans l'extrémité du tube. by force in the end of the tube.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que le périmètre moyen de l'extrémité circulaire obtenue est supérieur au périmètre moyen de la section oblongue de départ. Selon une autre caractéristique de l'invention, le diamètre du cercle de la surface externe de l'extrémité de Another feature of the invention lies in the fact that the average perimeter of the circular end obtained is greater than the average perimeter of the oblong section of departure. According to another characteristic of the invention, the diameter of the circle of the external surface of the end of the
section circulaire obtenue est inférieur à la plus grande di- obtained circular section is smaller than the largest di-
mension transversale externe de la section oblongue. transverse external dimension of the oblong section.
Le poinçon utilisé dans le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une tète de guidage de sa pénétration dans le tube de section oblongue se raccordant au corps par une partie intermédiaire dont la forme et les dimensions de la section varient de façon progressive entre la The punch used in the process according to the invention is characterized in that it comprises a head for guiding its penetration into the oblong section tube connected to the body by an intermediate portion whose shape and dimensions of the section vary from progressive way between the
tète et le corps.head and body.
Il a été constaté qu'en opérant de la façon définie ci- It has been found that by operating in the manner defined
dessus à l'aide dudit poinçon on aboutissait par une opération unique-ou dudgeonnage à un tube dont le corps a conservé la section oblongue souhaitable pour le bon échange de chaleur et dont l'extrémité a une surface externe présentant une forme circulaire suffisamment exacte pour permettre un assemblage avec la plaque à trous circulaires avec une étanchéité aussi above it with the aid of said punch was achieved by a single operation or expansion of a tube whose body has retained the oblong section desirable for good heat exchange and whose end has an outer surface having a circular shape sufficiently exact for allow an assembly with the plate with circular holes with a sealing also
bonne que pour un tube à section circulaire sur toute sa lon- good that for a tube with circular section over its entire length
gueur, et cela malgré les efforts -tels que ceux résultant des vibrations et des variations de pression d'eau- qui pourraient être nuisibles à l'étanchéité, auxquels est soumis l'échangeur despite the efforts - such as those resulting from vibrations and variations in water pressure - which could be harmful to the seal, to which the exchanger is subjected
de chaleur quand il équipe un véhicule automobile. of heat when he equips a motor vehicle.
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L-'éaiichéité est d'autant mieux assurée qu'au cours de The reality is all the better assured that in the course of
l'opération, qui est un dudgeonnage, l'allongement du périmè- the operation, which is an expansion, the extension of the perimeter
tre de la section du tube est plus grand, de préférence au of the tube section is larger, preferably at
moins égal à 1 %, ce périmètre ne devant cependant bien en- less than 1%, although this scope should not be
tendu pas dépasser celui qui correspond à la limite d'élastt-- tended not to exceed that which corresponds to the elastt--
cité du métal constitutif du tube. cited of the constituent metal of the tube.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, In the following description, given as an example,
on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente un outil pour la mise en oeuvre du procédé; - la figure la est une coupe selon la ligne Ia-Ia de la figure 1; la figure 2 montre en coupe selon la ligne Il-II l'outil représenté sur la figure 1 au cours d'une première étape de la conformation dus tube à pluts grande échelle 9 - la figure 3 montre en coupe selon la ligne III-III l'outil représenté sur la figtre 1 au cours d'une seconde étape de la conformation du tube, également à grande échelle; - la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de l'outil représenté sur la tgure 1 au cours d'une dernière étape de la conformation du tube, également à plus grande échelle; - la figure 5 représente une partie d'un échangeur de chaleur; et - la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la Referring to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a tool for carrying out the method; - Figure la is a section along the line Ia-Ia of Figure 1; FIG. 2 shows in section along line II-II the tool represented in FIG. 1 during a first step of the conformation of the large-scale tube 9; FIG. 3 shows in section along the line III-III; the tool shown in FIG. 1 during a second stage of the shaping of the tube, also on a large scale; - Figure 4 is a section along the line IV-IV of the tool shown in Figure 1 in a final step of the conformation of the tube, also on a larger scale; - Figure 5 shows part of a heat exchanger; and - Figure 6 is a section along the line VI-VI of the
figure 5.figure 5.
En se référant aux figures 1 à 4 on voit que, partant Referring to FIGS. 1 to 4, it can be seen that
d'un tube 1 de section ovale 2, avec un grand axe 3 et un pe- of a tube 1 of oval section 2, with a major axis 3 and a small
tit axe 4, l'outil 5 représenté sur la figure 1 permet de 4, the tool 5 shown in FIG.
conformer l'extrémité du tube de manière qu'elle ait une sec- shape the end of the tube so that it has a
tion circulaire 61 avec un axe 7 confondu avec celui du tube circular arrangement 61 with an axis 7 coincides with that of the tube
de section ovale dont elle est issue. of oval section from which it comes.
L'outil 5 comporte une tête cylindrique 8, dont la section (figure 2) a la forme d'un quadrilatère curviligne consistant en la partie commune à l'ovale 2 et au cercle 6, The tool 5 comprises a cylindrical head 8 whose section (FIG. 2) is in the form of a curvilinear quadrilateral consisting of the part common to the oval 2 and to the circle 6.
limité par deux arcs de cercle 9 et 10 disposés symétrique- limited by two arcs of circle 9 and 10 arranged symmetrically
ment par rapport au petit axe 4 et deux arcs d'ovale Il et in relation to minor axis 4 and two oval arches Il and
12 disposés symétriquement par rapport au grand axe 3. 12 arranged symmetrically with respect to the major axis 3.
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L'outil comporte également un corps 13 cylindrique The tool also comprises a cylindrical body 13
mais de section circulaire, dont le diamètre est égal au dia- but of circular section, whose diameter is equal to the diameter
mètre souhaité pour la surface interne de l'extrémité 6 du tube 1, qui se raccorde à la tête 8 par l'intermédiaire d'une partie intermédiaire 14 dont la section transversale varie progressivement depuis le quadrilatère curviligne jusqu'à la desired meter for the inner surface of the end 6 of the tube 1, which connects to the head 8 via an intermediate portion 14 whose cross section varies gradually from the curvilinear quadrilateral to the
forme circulaire.circular shape.
Cette partie intermédiaire 14 possède en section trans- This intermediate portion 14 has in trans section
versale la forme d'un quadrilatère curviligne avec deux côtés 9a et 10a correspondant aux côtés 9 et 10, c'est-à-dire se trouvant sur le même cylindre, et deux autres côtés 16 et -17 de forme courbe, notamment circulaire, qui à la base de cette versale the form of a curvilinear quadrilateral with two sides 9a and 10a corresponding to the sides 9 and 10, that is to say being on the same cylinder, and two other sides 16 and 17 of curved shape, in particular circular, which at the base of this
partie intermédiaire, correspondent aux côtés 11 et 12 (figu- intermediate part, correspond to sides 11 and 12 (fig.
re 2) et à la partie supérieure de ladite partie intermédi- re 2) and at the upper part of the said intermediate part
aire correspondent aux arcs du cercle 61 qui sont extérieurs area correspond to the arcs of circle 61 which are outside
à l'ovale 2.at the oval 2.
L'outil présente donc sur toute sa longueur deux par- The tool therefore has two parts all along its length.
ties de cylindre symétriques par rapport au plan méridien passant par l'axe 4 et entre ces parties de cylindre, de section circulaire, deux parties symétriques par rapport au plan méridien passant par l'axe 3 et qui présentent, dans la cylindrical parts symmetrical with respect to the meridian plane passing through the axis 4 and between these circular section cylinder parts, two parts symmetrical with respect to the meridian plane passing through the axis 3 and which have, in the
partie intermédiaire 14, chacune un épaulement 18, 19 (figu- intermediate portion 14, each a shoulder 18, 19 (FIG.
re 1).re 1).
L'outil ou poinçon 5 est enfoncé par sa tête 8 dans le tube 1 de section ovale. Cette tête 8 ne modifie pas la forme du tube. Quand la partie intermédiaire 14 aborde l'extrémité du tube, la forme de cette dernière est modifiée progressivement d'abord comme montré sur la figure 3, puis atteint la configuration circulaire montrée sur la figure 4 quand le corps 13 est introduit dans le tube. La tête 8 The tool or punch 5 is depressed by its head 8 in the tube 1 of oval section. This head 8 does not change the shape of the tube. When the intermediate portion 14 approaches the end of the tube, the shape of the latter is gradually modified first as shown in Figure 3, then reaches the circular configuration shown in Figure 4 when the body 13 is introduced into the tube. The head 8
sert au guidage du poinçon dans le tube. serves to guide the punch in the tube.
Le périmètre de la ligne moyenne de l'extrémité 6 de section circulaire est supérieur au périmètre de la ligne The perimeter of the average line of the end 6 of circular section is greater than the perimeter of the line
moyenne de la section ovale 2. On a constaté que l'étan- average of the oval section 2. It has been found that
chéité des échangeurs de chaleur équipés de tels tubes à corps de section ovale et extrémité de section circulaire evenness of heat exchangers equipped with such tubes with oval section body and end of circular section
n'était assurée de façon satisfaisante que si la configura- was satisfactorily ensured only if the configura-
tion de leur extrémité est réalisée par expansion, c'est-à- their end is carried out by expansion, ie
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dire par augmentation du périmètre. say by increasing the perimeter.
Une augmentation du périmètre moyen de l'extrémité du An increase in the average perimeter of the end of the
tube supérieure d'au moins 1 % au périmètre moyen de la sec- tube at least 1% higher than the average perimeter of the
tion ovale, sans qu'à aucun moment ne soit dépassée la limi- tion, without at any time going beyond the limit
te élastique du métal constitutif de l'extrémité a donné de- the elastic of the constituent metal of the end gave
bons résultats.good results.
Le procédé est avantageusement conduit simultanément sur les deux extrémités de tous les tubes sur lesquels sont The process is advantageously carried out simultaneously on both ends of all the tubes on which
montées des ailettes 221i 222, eto. mounted fins 221i 222, eto.
On prévoit également que le diamètre de la surface It is also expected that the diameter of the surface
externe de l'extrémité d'un tube ainsi conformée soit infé- external of the end of a tube thus shaped or inferior
rieur à la longueur du grand axe de l'ovale de départ, de façon que soient ménagés des épaulements 20 et 21 (figures 4 et 6) formant des butées pour une ailette 22 traversée par to the length of the major axis of the starting oval, so that should be provided shoulders 20 and 21 (Figures 4 and 6) forming stops for a fin 22 traversed by
l'extrémité cdu tube.the end of the tube.
On a également intéerêt à limiter la longueur de la It is also desirable to limit the length of the
partie intermédiaire i4 du poinçon afin que la partie inter- intermediate part i4 of the punch so that the inter-
médiaire correspondante 23 du tube ne s'étende pas non plus corresponding median 23 of the tube does not extend either
sur une longueur trop importante qui augmenterait inutile- over too long that would increase unnecessary-
ment la longveur de l'échangeur de chaleur, Mais on a cons- the length of the heat exchanger, but we have
taté que cette longueur g ne peut être inférieure à une valeur minimale qui oblige à prévoir une cale 24 entre la state that this length g can not be less than a minimum value which requires to provide a wedge 24 between the
dernière ailette 22 du faisceau et le rebord 34 d'un collec- last fin 22 of the bundle and the rim 34 of a collector
teur 25 ou plaque à trous circulaires 26. 25 or circular-hole plate 26.
Les trous 26 sont bordés à l'extérieur de la chambre Holes 26 are lined outside the chamber
collectrice 36 par des collets cylindriques 26a. Le collec- manifold 36 by cylindrical collars 26a. The collection
teur 25 est recouvert à l'intérieur de la chambre 36 par une plaque ou feuille 27 en caoutchouc ou analogue présentant des trous 28 en correspondance des trous 26 et bordés par des manchons 29 faisant partie intégrante de la feuille 27 et comportant une partie 30 de courte longueur en saillie vers l'intérieur de la chambre 36 et une partie 31 de plus 25 is covered inside the chamber 36 by a plate or sheet 27 of rubber or the like having holes 28 corresponding to the holes 26 and bordered by sleeves 29 forming an integral part of the sheet 27 and having a portion 30 of short length protruding inwardly of the chamber 36 and a portion 31 further
grande longueur introduite dans les collets 26a et se ter- length introduced into the collars 26a and
minant par un bourrelet 32 ménageant à sa liaison avec-la partie 31 un rebord 33 s'appliquant contre la tranche mining by a bead 32 providing at its connection with the portion 31 a flange 33 applying against the edge
d'extrémité du collet 26a.end of the collar 26a.
Le rebord 34 de la plaque métallique 25, qui est en saillie h l'opposé de la chambre 36, forme le fond d'une The rim 34 of the metal plate 25, which projects away from the chamber 36, forms the bottom of a
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rainure logeant une marge 35 de la feuille 27. groove housing a margin 35 of the sheet 27.
Le montage du collecteur 25 recouvert par la feuille The assembly of the collector 25 covered by the sheet
27 avec l'ensemble formé par les tubes et les ailettes ser- 27 with the assembly formed by the tubes and the fins ser-
ties sur ces tubes est effectué après la conformation, de la façon décrite ci-dessus, des extrémités des tubes, ces extrz-- mités passant à travers les ouvertures 28 de la feuille 27 par mise sous précontrainte des manchons 29 dont le diamètre de la surface interne est, à l'état non contraint, inférieur on these tubes is carried out after shaping, as described above, the ends of the tubes, these ends passing through the openings 28 of the sheet 27 by prestressing the sleeves 29 whose diameter of the internal surface is, in the unconstrained state, lower
au diamètre de la surface externe des extrémités des tubes. to the diameter of the outer surface of the ends of the tubes.
Après cette opération, les extrémités circulaires sont de nouveau soumises, sur une partie de leur longueur, à un dudgeonnage de façon à agrandir encore leur diamètre afin que le diamètre de leur surface externe soit supérieur au diamètre de la surface interne du collet 26a. Les extrémités 6 sont ainsi en deux parties de section circulaire, l'une, 6b, de plus petit diamètre, prolongeant immédiatement le corps du tube et l'autre, 6c, de plus grand diamètre, qui présente le bord libre. L'épaulement 6d entre ces parties 6b et 6c contribue à l'immobilisation des tubes par rapport au After this operation, the circular ends are again subjected, over a part of their length, to a widening so as to further enlarge their diameter so that the diameter of their outer surface is greater than the diameter of the inner surface of the collar 26a. The ends 6 are thus in two parts of circular section, one, 6b, of smaller diameter, immediately extending the body of the tube and the other, 6c, of larger diameter, which has the free edge. The shoulder 6d between these parts 6b and 6c contributes to the immobilization of the tubes relative to the
collecteur 25.collector 25.
Le procédé selon l'invention peut, bien entendu, être également utilisé dans les cas o l'étanchéité de chacune des extrémités des tubes au niveau du collecteur est assurée non The method according to the invention can, of course, also be used in cases where the sealing of each end of the tubes at the collector is not ensured.
pas par un joint unique mais par une pluralité de joints. not by a single joint but by a plurality of joints.
Le procédé décrit est également applicable dans le cas o l'introduction des tubes dans le ou les joints au niveau The method described is also applicable in the case where the introduction of the tubes into the joint or joints at the
du collecteur s'effectue par un emmanchement à force. the manifold is made by force fitting.
La conformation suivant l'invention de l'extrémité des The conformation according to the invention of the end of
tubes de section oblongue permet également d'assurer l'étan- oblong section tubes also helps to ensure the
chéité au niveau du collecteur lorsqu'on n'utilise pas de joints, c'est-àdire lorsque l'extrémité des tubes est en at the collector when joints are not used, ie when the ends of the tubes are
contact direct avec le métal de la plaque à trous. direct contact with the metal plate with holes.
L'obtention d'une forme circulaire suffisammentexacte par la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus permet Obtaining a circular shape sufficiently exact by the implementation of the method described above allows
également de faciliter le raccordement par vissage ou sou- also facilitate the connection by screwing or
dage de l'extrémité de chacun des tubes à d'autres tubes, de section circulaire comme c'est le cas, par exemple, dans les évaporateurs. from the end of each tube to other tubes, of circular section as is the case, for example, in the evaporators.
Claims (8)
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