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L'invention concerne, d'une façon générale, un appareil et une méthode pour assembler une bande de métal en forme de ruban au- tour de la surface externe d'un tube à l'effet d'y former une ailette enroulée en hélice autour du tube. Spécifiquement l'invnn tion concerne les appareils pour fixer un ruban métallique mince autour d'un tube, de tels appareils étant généralement dénommés machines à ailettes.
Des organes tubulaires comportant une ailette métallique du genre déorit assemblée autour de leur surface externe, sont utili- ses sur une grande échelle dans des équipements des serpentins de systèmes de réfrigération où il est requis.qu'Un échange de oha- leur se produise.
Dans un serpentin, de condenseur d'un système de réfrigéra- tion par exemple, un agent, tel qu'un réfrigéfant, à l'état gazeux,
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peut s'écouler à travers les tubes et un agent de refroidissement, tel que de l'air, peut être amené à passer sur la surface externe des tubes à ailettes, La présence des ailettes, formées d'une ma- tière ayant un taux élevé de oonductibilité pour la chaleur, sur la surface extérieure des tubes, permet à l'aotion refroidissante de s'exercer plus effectivement car la chaleur de l'agent occu- pant les tubes est transmise par conduotion aux surfaces dévelop- pées définies par les ailettes.
Cet agencement permet une distri- bution efficace de la chaleur mise en oeuvre, en permettant à l'a- gent de refroidissement d'agir plus efficacement.
En fabriquant des tubes à ailettes, il est important qu'- une union ferme existe entre l'ailette et la surface externe du tube, de façon que la chaleur de l'agent occupant le tube puisse être conduite efficacement à l'ailette, également, on peut réali- ser certaines économies en utilisant des ailettes relativement min. ces par une économie de matière. En outre, dans certains cas, il. peut être désirable de former sur le tube des ailettes qui sont exemptes de fronces ou autres caractéristique phsiques de ce gen re, qui offriraient de la résistance à l'écoulement de l'agent de refroidissement.
Dans les machines pour assembler les ailettes métallique? autour des tubes, il est généralement prévu un mécanisme pour si- multanément avancer et faire tourner le tube à une première sta- tion de travail, où la bande métallique en forme de ruban est pas- sée entre des rouleaux oonformateurs commandés par une force mo- trioe, établis pour étendre le bord externe du ruban, afin de bou- cler le ruban dans la forme d'une hélice et le diriger autour de la surface externe du tube, puis à opérer à une seconde station très voisine de la première station où une série de rouleaux/redres- seurs enlèvent de la surface de l'ailette toutes ondulations ou fronces qui peuvent avoir été formées au cours de l'opération pré- cédente et écartent $également les apires individuelles de l'ailette, Antérieurement,
on a rencontré des difficultés considérables pour
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coordonner le mouvement des moyens d'avancement et de rotation du tube, le mouvement des rouleaux conformateurs et le mouvement des rouleaux redresseurs.
Conformément, l'objet principal do l'invention est de pré- voir une machine à ailettes dans laquelle le mécanisme pour avan- cer et faire tourner le tube est éliminé, et le tube dérive son mouvement de l'action d'un ensemble de disques tournants fonction- nant d'une manière analogue aux rouleaux redresseurs.
Une des difficultés de l'établissement d'une telle machine est le problème posé par l'utilisation d'un matériau d'approvi- sionnement métallique de minceur extrême. Pour obtenir du rende- ment dans l'unité d'échange thermique, il est désirable de pré- voir une structure d'ailette avec des ailettes métalliques ayant uneépaisseur relativement faible et les ailettes espacées longi- tudinalement au tube, et ayant un pas propre à assuner un trans- fert efficient de chaleur.
Un autre objet de l'invention est de prévoir un tube à ailettes destiné à être utilisé comme échangeur de chaleur, dans lequel l'ailtte est fermée de façon à être exempte de fronces et aisément assemblée autour du tube d'une manière propre à permettre un nombre substantiel d'ailettes par unité de longueur du tube.
Cet objet est réalisé en soumettant -le 'ruban métallique à l'action d'une paire de rouleaux conformateurs établis pour déformer le ru- ban d'une certaine manière qui comprend son allongement longitudi- nal dans toute sa largeur, la valeur de l'allongement variant suivant la largeur du ruban pour une section quelconque donnée de celui-ci. Les rouleaux conformateurs communiquent en autre au ru- ban une configuration comprenant un bord d'engagement du tube sur l'ailette.
Un autre objet encore de l'invention consiste à prévoir des rouleaux conformateurs perfectionnés du type de ceux qui dé- forment le ruban plat préalablement à son assemblage autour du tu- be, ce perfectionnement prévenant une surdéformation ou surexten-
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sion d'un genre empêchant l'assemblage aisé du ruban conforma au- tour du tube. Un but ou fonction des rouleaux conformateurs est de transformer la forme du ruban métallique d'approvisionnement dans une forme bouolée. Le ruban bouclé est alors conformé autour du tube, avec un bord du ruban en engagement aveo la surface externe du tube, en une opération oontinue en produisant ainsi l'ailette spiralée.
Normalement, la configuration en hélioe est produite en allongeant longitudinalement un bord du ruban de façon que le¯ru- ban se boucle autour de l'autre bord. Il est préférable que les con- volutions individuelles formées par le ruban conformé en hélice dé- finissent une série de cercles concentriques. Si les cercles ne sont pas concentriques-- une condition provoquée par une surextension ou surallongement dans les rouleaux conformateurs--, le ruban spi- ralé peut devoir être contracté lorsqu'il est placé autour du tube pour y former l'ailette. Cette contraction à son tour oblige l'ai- lette à ondoyer ou onduler. Lorsque l'ailette ondoie ou fronce, il tout est évident que pour/segment donné de l'ailette contiendra plus de matière qu'un segment correspondant de l'ailette ayant une surface plane.
Cette condition indésirable devient importante lorsque l'ai- lette passe dans une série de pinces formées par la série de disques tournants espacés là où elle est fixée au tube de même que convena- blement espacée longitudinalement à celui-ci. Comme il sera décrit plus tard en détail, le ruban métallique formant l'ailette est sup- plémentairement allongé de manière à lier au tube le bord interne ou d'engagement du tube de l'ailette.
L'allongement supplémentaire d'un segment de l'ailette qui comporte déjà un excès de matière empêche la formation d'une ailette ayant pratiquement une disposi- tion verticale dans toute sa hauteur par rapport à l'axe du tube, car l'excédent de matière, après avoir été soumis à l'action de l'- ensemble des disques tournants, tend à se distribuer au voisinage du pied d'engagement du tube de l'ailette, de sorte qu'observée en coupe, l'ailette s'approche graduellement d'une disposition vertica-
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le par opposition à une approche raide telle qu'obtenue par l'in- vention.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un appareil échangeur de chaleur du type envisagé, dans lequel la disposition d'ailette formée par l'appareil décrit permet un transfert effica- ce de chaleur. On sait qu'une action efficace de transfert de cha- leur dans des unités d'échange thermique à ailettes est obtenue lorsqu'une ailette ayant une section droite prédéterminée est u- tilisée. :
Essentiellement les caractéristiques de transfert thermique sont tributaires de la relation entre la hauteur de l'ailette et la largeur de l'ailette. L'invention ici décrite procure une ai- lette qui pratiquement se rapproche de cette relation préférée.
Succinctement l'invention prévoit un appareil comportant un ensemble opératoire propre à guider un tube suivant un trajet pré- déterminé, et pour supporter le mécanisme de rouleaux conforma- leurs de même que l'ensemble de disques tournants destiné à espa- oer et à fixer les ailettes le long de la surface du tube. L'en- semble opératoire procure le montage des rouleaux conformateurs dont l'un comporte un alésage logeant un tube axial se terminant à la face d'engagement d'ouvrage ou de ruban du rouleau.
L'alésa- ge est disposé en alignement avec un alésage axial pratiqué dans un organe creux s'étendant à travers l'ensemble opératoire, de ma- nière qu'un ruban métallique, déformé par les rouleaux conforma- teurs pour acquérir une configuration en hélioe, tend à se boucler autour du tube alors que le tube se meut à travers les alésages alignés.
Un organe de guidage du ruban conformé aide à diriger le ruban en hélice autour de la surface du tube, Les parties extérieu- res de l'ailette. sont alors supplémentairement déformées lorsque l'ailette passe à travers l'ensemble des multiples disques tour- nants, en déterminant un allongement additionnel du bord externe de l'ailette lequel, à son tour, engendre dans le bord opposé ou d'engagement du tube, de l'ailette, une force qui tend à créer une
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action de prise, à friction, entre l'ailette et le tube d'une am- pleur suffisante pour transmettre au tube le mouvement de rota- tion de l'ensemble des disques, de manière à faire également avan- cer le tube, et suffisante pour résister aux forces normales du gen.
re de celles rencontrées dans les manipulations de tubes à ailettes qui pourraient provoquer la séparation de l'ailette et du tube.
D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la désertion qui suit et des dessins, dans lesquels, aux fins d'illustration, une réalisation seulement de l'invention est décri- te et représentée. Sur les dessins:
Fig.l est une vue d ôté, certain . parties arrachées pour la clarté, d'une machine construite conformément à l'invention;
Fig.2 est une vue en bout, certaines parties arrachées pour la clarté, de la machine montrée figure 1;
Fig.3 est une vue en plan de la machine montrée figure 1 ;
Fig.4 est une vue en bout, certaines parties arrachées pour la clarté, d'une partie du mécanisme de commande de la machine;
Fig.5 est une vue de côté, en coupe, de la tête de travail de la machine à poser des ailettes construite conformément à l'in- vention;
Fig.6 est une vue en plan de l'ensemble des disques tour- nants et de la monture pour celui-ci;
Fig.7 est une vue de côté de l'ensemble des disques tour- nants; Fig.3 est une vue en bout illustrant la disposition de montage de l'ensemble des disques;
Fig.9 est une vue de côté de l'ensemble du guide d'alimen- tation de ruban; Fig;10 est une vue en bout de l'ensemble du guide d'alimen- tation de ruban;
Fig.ll est un détail de la console du guide de ruban de l'@ ensemble du guide; Big.12 est une vue plus ou moins schématique illustrant l'action des rouleaux conformateurs sur le ruban;
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Fig.13 est une vue isométrique agrandie du ruban, avec le pied du 'bord du ruban qui engage le tube fortement agrandi;
Fig.14 est une vue perspective par l'arrière du guide du ru- ban conformé;
Fig.15 est une vue en élévation de l'un des rouleaux oonfor- mateurs ; Fig.16 est une vue en élévation de l'autre rouleau conforma- teur ; Fig.17 est une vue partielle de l'un des disques tournants pourvu d'une facede travail plane; .
Fig.18 est une vue agrandie d'une portion du disque montré fig 17; Fig.19 est une vue partielle à échelle agrandie montrant la partie marginale périphérique du disque illustré par les figures 17 et 18;
Fig.20 est une vue en élévation d'une forme modifiée de dis- que tournant;
Fig.21 est une vue de côté du disque illustré par la figure 20 ;
Fig.22 est une vue de détail agrandie du bord périphérique du disque montré aux figures 20 et 21;
Fig. 23 est une vue partielle d'une autre forme de disque tour- nant ;
Fig.24 est une vue de côté du disque illustré figure 23 ;
Fig.25 est une vue schématique illustrant le ruban placé entre une paire de rouleaux conformateurs établis conformément à l'invnen tion, la largeur du ruban ayant été altérée en vue de la clarté;
Fig.26 est une vue analogue à la figure 25, qui montre une pai re de rouleaux conformateurs modifiés; Fig.27 est une vue obtenue de l'arrière de la machine mon- trant l'assemblage du ruban autour du tube, alors que le ruban a- vance à partir des rouleaux conformateurs à travers l'ensemble tour- nant pour se placer autour du'tube;
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Fig.28 est une vue fragmentaire obtenue le lon,- de la sur- face dube, qui illustre la disposition du guide du ruban confor- mé par rapport au tube;
Fig. 29 est une vue en coupe, obtenue suivant la ligne 29-
29 de la figure 28, qui montre un autre aspeot de la disposition du guide du ruban conformé par rapport au tube.
Une machine illustrant l'invention est montrée par les dessins dans lesquels les mêmes chiffres de référence désignent des parties ou organes analogues. Comme montré par les figures 1 et 2, une structure de support 10, composée d'organes de base II reliés à leurs extrémités de façon à former un cadre, des montants d'angle 12 s'étendant vers le haut à par@r du cadre, des organes supérieurs 13 fixés aux extrémités des montants d'angle 12 qui sont éloignées du cadre de base, des organes,intermédiaires 14 re- liés aux montants d'angle, et des organes transversaux 15 s'éten- dant en travers de la structure 10 servent à procurer un socle.
Si on le désire, des panneaux 16 peuvent être prévus pour consti- tuer une enveloppe de la charpente décrite.
Pour la commodité les organes définis ont été représentés sous la forme de profilés en U oonventionnels; toutefois d'autres dispositions constructives peuvent être utilisées. Un organe de couverture supérieur 17, comportant une découpure pour loger des parties de la machine, est supporté au sommet des organes 13.
Sur les organes transversaux 15 les plus élevés est fixée une paire d'éléments de support espacés 18, également $en forme de fer U. La fonction de ces élémets est de procurer une monture ap- propriée pour l'ensemble 19, lequel ensemble oomprend un mécanisme pour guider un tube suivant un trajet pratiquement rectiligne tan- dis que le ruban métallique est enroulé autour de sa surface èxter- ne, et pour supporter les divers éléments de commande destinée à communiquer un mouvement prédéterminé,corrélatif, aux rouleaux conformateurs et à l'ensemble des disques qui fait tourner et avan- c er le tube et assure l'assujetissement du ruban d'une manière qui
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Pt1J.'<J. Ecrite plus loin.
Ls:tntia:ll¯aetlt, l'omble oompren'l un carter 20 en forme de pièce ' ulée ou coulée qui comporte une seo- tion supérieure 21, une section inférieure 22 et des parties for- mant aile ou bride 23. Le carter 20 est fixé aux éléments de sup- port 18 par l'intermédiaire des parties en forme d'aile ou bride, de manière que la section 22 s'étende au dessous de la surface su- périeure des éléments 18, et que la section supérieure 21 soit si- tué au dessus des éléments.
En plus des sections supérieure et inférieure, il est prévu une section 24 d'une forme rappelant celle d'une botte, qui se pro- jette vers le bas, angulairement aux autres sections.
Les organes transversaux 15 reliant les organes intermédiai- res 14 de la charpente du socle sont disposés pour former support pour un gros moteur 25 et un petit moteur 260 Sur l'arbre moteur de chacun des deux moteurs est fixée une poulie à gorges multiples 27. La section inférieure 22 du carter 20 comporte, y monté tour- nant par l'intermédiaire de paliers conventionnels, un arbre de commande principal 28 dont une extrémité s'étend au delà du carter et comporte, y assujettie, une poulie à gorges multiples du type de celles montées sur les arbres des moteurs précités. Des cour- roies appropriées 29 sont montées sur les poulies de façon que l' arbre 28 soit commandé par l'un et l'autre des moteurs d'une maniè- re qui sera décrite plus loin.
A l'autre extrémité de l'arbre 28 est clavetée une roue dentée à denture droite 30,propre à engrener avec une roue dentée 31 fixée à l'arbre de commande de rouleau 32 tourillonné dans des paliers montés dans la section 21 du carter, comme il est plus clairement montré sur la figure 5.
Un rouleau allongé oreux 33, présentant une ouverture 34 qui le traverse, est monté dans l'arbre ou organe 32 pour tourner avec lui grâce à une clavette 35. Cet agencement permet au roument leau 33 d'être déplacélongitudinal/par rapport à l'arbre 32 à l'aide d'un mécanisme qui sera décrit plus loin, tout en empê chant un mouvement de rotation relatif entre eux. Un pignon conique
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36 est fixé à l'extrémité de l'organe 32 éloignée de celle à la- quelle est disposée la roue dentée 30.
A l'effet de mouvoir le rouleau 33 longitudinalement par rap- port à son arbre de commande associé 32, il est prévu à une extré- mité de celui-ci une partie réduite propre à permettre d'y monter à rotation un moyeu extérieurement fileté 37. Un palier de butée 38 est disposé entre le moyeu 37 et l'épaulement formé par la par- tie réduite. Un anneau intérieurement fileté 39 coopèrant avec le moyeu porte une roue hélicoïdale 40 formée solidairement autour de sa surface externe. Une clavette 41 est assujettie au côté inté- rieur d'une plaque de fermeture 42 et se projette dans un passage longitudinal du moyeu de façon à prévenir le mouvement de rotation du moyeu. La plaque de couverture 42 est montrée fixée au carter par des moyens de fixation-conventionnels.
La plaque 42 comprend une partie annulaire externe 50 et une partie annulaire solidaire se projetant vers l'intérieur 51. Un anneau de retenue 52 est fixé à l'extrémité interne de la partie annulaire 51 afin de procurer un appui pour la roue hélicoïdale 40 et l'anneau 39. Les organes 42 et 52 servent à retenir l'anneau 39 à rencontre d'un mouvement axial. Avec la roue hélicoïdale 40 coopère une vis sans fin 43 fi- xée à un arbre 44 monté tournant dans le carter 20 comme montré figure 4. Une poignée de manoeuvre 45 est fixée à une extrémité de l'arbre 44 à l'effet de permettre l'actionnement manuel de la vis 43 et de la roue hélicoïdale 40.
Pour empêcher tout mouvement du rouleau creux 33 dû aux to- lérances entre les organes filetés 37 et 39, le moyeu 37 est pourvu évidemment pour le logement d'un organe annulaire 46 comportant des logements ou cavités de ressort 47. L'organe 46 affecte en coupe la forme générale d'un Z avec une bride externe 48 propre à être reliée à une plaque 49 assemblée dans la plaque de couverture 42 comme montré fig. 5. Un palier de butée 53 est assemblé autour d'une portion du rouleau 33 qui présente une section filetée. L'écrou de retenue 55 maintient les parties ou organes dans la position repré- $entée.
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Il ressort de ce qui procède que le mouvement (le la vis sans fin 43 assurera le déplacement axial de l'organe 33 par coopération du moyeu et des organes annulaires filetés. L'organe 33 comporte, fixé à l'extrémité qui est adjacente au mécanisme décrit, un guide tubulaire 56 pour diriger l'extrémité menante d'un tube dans l'ouver- ture au passage longitudinal 34.
Le rouleau 33 comporte à l'extrémité avant, ou de .gauche dans la fig.5, une cavité ou évidemment 57 comprenant une première partie 58 ayant une surface filetée et une deuxième partie 59, en alignement axial avec la première, mais de plus grand diamètre, de façon à former un épaulement 60. La cavité ou évidement57 sert à lo- ger un rouleau conformateur 61 comprenant une ouverture différen- tielle 62, une tête 64 comportant une face d'engagement d'ouvrage
63 d'une configuration décrite plus loin, une partie centrale ou médiane 65 plus réduite en diamètre que la tête et une queue file- tée 66. Le rouleau conformatuer 61 est assemblé dans l'organe 37 par vissage de la queue dans la cavité ou évidement, de façon que l'axe du rouleau conformateur soit pratiquement horizontal.
Une pla- que de couverture 67 est fixée à l'extrémité du carter 20.
Comme il a été dit plus haut, le carter 20 de l'ensemble agissant comporte, y reliée de façon solidaire, une section 24 pré- sentant un passage 68 de support d'arbre, dont l'axe est incliné par rapport à une norme verticale comme il est montré fig.2.
Dans le passage 68 est tourillonné un arbre de commande 69 présen- tant une ouverture différentielle qui le traverse, 70, et un pignon conique 71 formé, solidaire, à une extrémité et propre à engrener
36 avec le pignon conique/de façon que le mouvement de l'arbre 32 de commande du rouleau soit transmis à l'organe 69. Un manchon d'espa- cement 72 maintient les paliers de l'arbre 69 de la manière repré-
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:"(,;!.ée. la partie Huuérieure ou plus larde de l'ouverture 70 rt:- çoit la queue 73 du rouleau conformateur 74 et comporte sur sa surface interne une rainure destinée à recevoir une clavette 75 engagée dans la surface externe de la queue 70 afin de transmettre le mouvement de rotation de l'arbre 69 au rouleau conformateur 74.
Une bride annulaire 76 située à la base de la tête 77 du rouleau conformateur engage les bagues internes des paliers 78 qui sont supportés dans le couvercle 79 fixé à la section 24, de façon à prévenir le mouvement de descente du rouleau conformateur 74 dans l'ouverture 70. Un collier d'espacement 80 est placé entre les paliers 78 et le pignon 71. Une plaque 81, pourvue d'une ouverture 82, est fixée à la base ou extrémité inférieure de la section 24.
L'ouverture 82 loge une bague de support de palier 83 comportant un joint ou scellement de lubrification 84 y assemblé.
La queue 73 du rouleau conformateur présente un évidement axial intérieurement fileté 85 s'étendant à partir de l'extrémité éloignée de la tête 74, qui est propre à coopérer avec une tige 86 ayant une extrémité filetée, se projetant à travers le scel- lement 84 et l'ouverture 70 de l'arbre de commande 69. La tête 77 du rouleau conformateur 74 présente une face d'engagement d'ouvrage conique 87, propre à coopérer avec la face d'engagement d'ouvrage 63 du rouleau conformateur 61 pour déterminer une déformation par- ticulière du ruban métallique avant son assemblage autour du tube d'une manière qui sera décrite plus loin. A 'une extrémité de l'ar- bre 69 est fixée une roue à chaine 88, y maintenue par un écrou de blocage 89.
Dans la section 24 du carter 20 est également monté pour y
91 tourner, un arbre court 90 portant une roue à chaine/fixée à son extrémité inférieure. Les deux roues à chaine 88 et 91 sont reliées par Une chaine 92 de façon que le mouvement de rotation de l'arbre 69 soit transmis à l'arbre 90. Un organe de retenue de palier 93 est monté dans la plaque de couverture 81 comme montré figure 5.
Pendant le fonctionnement de la machine un ruban de métal
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est amené à partir d'un rouleau. d'alimentation, à travers un orga- ne de guidage, .dans une "pince" délimitée par les faces d'engage@ ment d'ouvrage des rouleaux conformateurs 61 et 74, où il est soumis à déformation l'obligeant à prendre une configuration géné rale en hélice lorsqu'il émerge de la pince. Le ruban est alors amené sur . organe de guidage de ruban conformé en engagement a- vec la surface extérieure du tube. De là le ruban passe dans une ou plus d'une pinae définies par une pluralité de disques tour- nants axialement espacés.
Une.-fonction de l'ensemble de disques est d'obliger le bord d'engagement du tube , du ruban @, d'adhé- rer fermement à la surface du tube de manière que le mouvement des disques' - transmette le mouvement au tube par le ruban ou ailette enroulé en hélice. Une autre fonction est de déterminer le pas fi- nal de l'ailette enroulée en hélice autour de la surface du tube.
La manière dont l'ensemble des disques remplit ces fonctions sera décrite plus loin.
Le mécanisme destiné à diriger le ruban lorsqu'il pénè- tre dans la pince formée par les rouleaux 61 et 74 oomprend une console ayant pratiquement la forme d'un L, 94, montée pour se mouvoir dans une saillie conformée en coin formée solidairement sur la partie périphérique de la plaque de couverture 67. La sail- lie présente une surface plane pourvue d'une rainure de clavette propre à loger une clavette 95 situé sur le côté inférieur d'un côté ou branche 94' de la console. Une autre branche 98 comportant une ouverture filetée s'étend pratiquement à angle droit à un bord de la branche 95' Une poignée de manoeuvre 100 à tige filetée, dont l'extrémité est reliée à la plaque de couverture, traverse l'ouverture non filetée 99 et sert à déterminer le mouvement de la console 94 dans la rainure 95.
Cet ajustement particulier permet le mouvement vertical du mécanisme de guidage du ruban par rapport au tube. Une troisième branche 96 de la console 94 s'étend, pratiquement à angle droit, à partir du seoond bord de la branche 94' qui est adjacent au premier
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bord mentionné, La branche 96 comporte, y pratiquée, une rainure de clavette courbe 97. Monté pour se mouvoir dans la rainure 97 de la branohe 96, on prévoit un organe porteur 104, ayant en cou- pe la forme générale d'un C et pourvu d'un prolongement 105 for- mant saillie sur l'organe. Le prolongement 105 comporte une sail- lie du genre clavette 106 sur son côté inférieur et une fente 107 qui le traverse. La clavette 106 est assemblée pour se mouvoir dan@ la rainure 97.
Le mouvement r datif entre la console 94 et l'organe por- teur 104 est empêché par la vis de pression 108 une fois qu'un réglage angulaire désiré entre les deux parties a été obtenu. Ceci détermine l'angle d'entrée du ruban dans la pince des rouleaux.
Une première barre 109 ayant en coupe la forme générale d'un C est assemblée dans la partie en C de l'organe porteur 104. Une deuixè- me barre 110 comportant une saillie propre à s'étendre partielle- ment dans l'encoche formée dans la barre 109, est assemblée comme le montre la figure 10.
Il est visible que l'ensembledécrit pour diriger le ruban entre les rouleaux 61 et 74 peut être ajusté angulairement et sui- vant la ligne d'inclinaison de la poignée 100.
En fonctionnement, le ruban métallique est passé d'un rou- leau d'approvisionnement sur une série de rouleaux fous espacés (non représentés) établis pour concourir à placer le ruban sous tension, à travers le passage III dans la pince entre les rouleaux 61 et 74 où: il est saisi par les rouleaux, déformé et donduit vers le haut autour du tube d'une manière décrite plus loin.
Après que le ruban métallique a passé à travers les rou- le-aux conformateurs tournants 61 et 74, il présente une configura- tion en hélice due à l'action des rouleaux sur le ruban. Pour diri- ger le ruban conformé autour du tube, un guide de ruban conformé 112 est monté autour du tube, de façon à engager et diriger le ru- ban conformé autour de la surface extérieure du tube avant son en- tréedans l'ensemble des disques d'avancement,,
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Une console de montage 113 est fixée au couvercle 67 et com- prend un support de guide' 114.
Le guide de ruban confort 112 a pratiquement la forme d'un U et il est attaché à la parti(- 114 de la console de manière que les branches 115 et 116 chevauchent le tube lorsqu'il émerge de l'ouverture axiale dans le rouleau 61( voir fig.27). Le guide de ruban conforma 112 présente une configu- ration que l'on peut généralement définir comme celle d'un hélicoï- de gauche et il est placé avec la branche menante ou avant 115 ad- jacente à la sortie de la pince de façon à être engagée par le ru- ban conformé lorsqu'il émerge de la pince, et la branche menée ou arrière 116 est voisine de la surface du rouleau 74 en regard de la partie d'engagement d'ouvrage de la surface du rouleau, afin de prévenir l'engagement entre le ruban conformé et le rouleau.
La surface d'engagement du ruban du guide de ruban confor- mé 112 est incurvée ou concave pour s'adapter à la configuration du ruban conformé après son passage à travers les rouleaux oonfor- mateurs. La portion inférieure de la branche 115 est inclinée jus- que dans un emplacement situé à peu près en regard de l'axe du tu- be. Alors que la surface d'engagement concave du guide 112 contour- ne ou s'étend autour du tube, le ruban conformé vient s'engager avec elle. Le ruban engage encore le guide 112 alors qu'il se meut sur la branche 116 qui s'étend vers le bas du côté du tubeopposé à la branche 115, et il est finalement dirigé dans l'ensemble des disques tournants.
De l'examen de la figure 27 ressort que tandis que le ru- ban progresse le long de la surface du guide de ruban conforme à partir de la portion du guide située directement au dessus du tube jusqu'à la première pince de l'eneeemble des disques, une portion ayant une conformation pratiquement conique est formée par le ru- ban.
On a constaté que l'angle que forme le ruban avec le tube, au sommet du tube, est de l'ordre '('environ 5 , et que le ruban est rendu concave de la manière représentée.
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Les fonctions de l'ensemble de disques 117 comprennent l'ex- tension du ruban le long de son bord extérieur de manière à pro- duire une liaison plus forte entre le bord interne du ruban enga- geant le tube et la surface externe du tube, dans une mesure telle que le ruban enroulé transmette le mouvement des disques au tube en sorte d'obliger le tube à se mouvoir, en raison de l'ailette en hélice y formée, suivant un trajet longitudinal et tandis qu'il tourne, de manière à obliger l'ailette à prendre une position pres. que verticale par rapport au tube, par opposition à l' clinaison que présente l'ailette en hélice lorsqu'elle engage le tube tandis qu'elle est guidée autour de celui-ci.
Comme plus clairement représenté sur la figure 6, l'ensem- ble de disques tournants est, brièvement indiqué,constitué par une série de disques axialement espacés 118, fixés à un arbre commun 119, et agencés pour former une série de pinces à travers lesquel- les passe le ruban ou ailette enroulé en hélice. Les surfaces en regard 120 des disques qui forment les côtés d'une pince sont de préférence pourvues, autour de leurs parties marginales externes, d'une pluralité de rides ou nervures 121 et de rainures 122 radia- les, espacées et alternées. La mesure dans laquelle ces rides ou nervures et rainures s'étendent vers le centre du disque dépend de la nature et de l'importance de la déformation additionnelle d'ex- tension à appliquer au ruban pour obtenir une liaison suffisamment forte pour entraîner le tube de la manière indiquée plus haut.
La structure de support pour l'ensemble des disques tournants comprend une plaque 123 fixée au côté vertical de l'un des supports 18. La plaque comprend une rainure en queue d'aronde 124 s'étendant lon- gitudinalement pour la réception d'une clavette 125 de l'organe de montage 126. La tablette 127 s'étend normalement et est reliée à l'organe de montage 126. TJne rainure en queue d'aronde 128 est pré- vue dans la surface supérieure de l@ tablette 127.
Dans la rainure 128 est montée à ooulissement une patte ou languette 129 d'un or- gane de montage 130 comprenant une base 131 et deux parties termi-
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nales formant des montants espacés, 132 et 133. Dans des ouvertu- res alignées ménages dans la partie supérieure des organes 132 et
133 est monté tournant un arbre 134 comportant, y claveté,un sec- teur denté 135.
Le mouvement de l'ensemble des disques tournants dans une di- reotion parallèle à l'axe de la machine peut s'obtenir à l'aide de la poignée 127b assujettie à une console de montage 128a fixée à l'organe de support 18. La poignée 127b comprend une queue filetée propre à coopérer avec un'évidement fileté 128b situé dans l'orga- ne 126. Une vis de pression 129a prévient le déplacement acciden- tel entre l'organe 126 et l'organe 124 'une fois que la position désirée de l'ensemble de disques tournants a été déterminée.
Un logement 136, en forme de pièce moulée comportant un manchon 138 à travers lequel se projette l'arbre 134 et un corps
137 déporté par rapport au manchon, sert de support pour le méoa- nisme de commande de l'ensemble des disques tournants. Le corps 137 comporte, y monté, une vis sans fin 139, fixée à l'arbre de manoeuvre 140 tourillonné dans le corps, La vis sans fin 139 en- grène avec le secteur denté 135 en permettant de ce fait l'ajuste- ment angulaire du logement 136 autour de l'arbre 134 par la mani- pulation de la poignée 141 fixée à une extrémité de l'arbre de ma- noeuvre 140.
L'action de la vis sans fin 139 et du secteur denté 135 permet aux disques tournants d'être déplacés d'une position montrée figure 2, dans laquelle l'axe de l'arbre de montage des disques est parallèle pratiqueemnt Úà l'axe du tube, dans une position pour laquelle l'axe de l'arbre de montage des disques est légèrement incliné sur l'axe du tube.
On a constaté que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque l'ensemble des disques tournants est ajusté de manière que les pinces formées par les disques coïncident avec le pas du ru- ban enroulé.
Dans l'extrémité du corps 137 du logement 136 qui est éloi-
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gnée du manchon 138 est tourillonné l'arbre de montage des disques
119, qui comporte un engrenage 142 claveté sur sa partie centrale ou médiane. L'arbre 119 présente une partie terminale allongée, se projetant au delà du logement 136 et porte un moyeu de support de disques 143. Les disques sont assemblés sur le moyeu avec des éléments d'espacement (non représentés) entre des surfaces coopé- rantes alternes, de manière à former les pinces destinées à rece- voir le ruban ou ailette. L'engrenage 142 est en prise avec une via sans fin 144 clavetée sur un bout d'arbre 145 tourillonné dans la partie centrale ou médiane du logement 136.
Le bout d'arbre 145 est pourvu à son extrémité libre d'un dispositif permettant l'accou- plement par joint universell 16 avec une tige de liaison 147, dont l'extrémité est reliée, par un accouplement universel analogue 146, au bout d'arbre 90. Par suite, on observera que le mouvement des disques 118 seront coordonnés avec le mouvement des rouleaux con- formateurs 61 et 74.
On a constaté que des disques établis comme illustré par la figure 23 et la figure 24 produisent d'excellents résultats; tou- tefois l'arrangement montré fig.6, comprenant la combinaison de disques plats et de disques ayant la configuration montrée par les figures 20-22 peut être utilisé.
Certains facteurs doivent être considérés en déterminant le contour ou profil des faces d'engagement d'ouvrage ou de ruban, 63 et 87 des rouleaux conformateurs 61 et 74 respectivement, en con- formité avec une phase de travail selon l'invention. Comme indiqué plus haut, on a constaté que lorsque le ruban passe entre les rou- leaux conformateurs il se forme une hélice lisse exempte de fron- ces lorsque l'allongement relatif du ruban dans toute sa largeur est effectué par un contact sous pression le long ou en tous points de la largeur du ruban par les surfaces des rouleaux.
La configuration particulière des disques qui peut être utilj sée pour former une combinaison peut être choisie parmi toutes les configurations de disques montrées aux figures 17 à 24 où des dis-
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quessont représentés qui présentent des surfaces planes opposera, des surfaces à dentelure ou cannelure régulière opposées, .et une sur- fac plane et une sur.face à dentelure ou cannelure régulière.
Afin de constituer une buse pour les déterminations qui vont suivre , on considérera pour l'instant une portion ou longueur de ruban équivalente à un tour de l'ailette enroulée en hélice après son assemblage autour du tube. Avant son passage entre les rouleaux conformateurs, la portion considérée présente une épaisseur cons- tante dans toute sa hauteur ou largeur. Une coupe pratiquée dans la hauteur ou largeur du ruban sera de forme rectangulaire. La lon- gueur de la base de la portion considérée sera égale à la circonfé- rence du cercle formé par l'engagement de la base du ruban et de la surface extérieur du tube.
A l'effet de permettre que le sommet ou la section éloignée de la base de la portion considérée puisse former un cercle, toute la portion doit être déformée en déterminant un allongement relatif du ruban dans toute sa largeur ou hauteur. Ceci est obtenu par l'ac- tion des rouleaux sans accroissement notable dans la largeur du ru- ban. Dans cette discussion les termes hauteur et largeur du ruban sont employés s.ynonymement et se rapportent à la dimension habituel- lement dénommée la hauteur de l'ailette après que le ruban a été enroulé en hélice autour du tube pour former l'ailette.
Négligeant le pas de l'hélice formée par l'ailette sur la sur- face du tube, la mesure dont la longueur du bord extérieur de l'ai- lette, d'une quelconque convolution, dépasse la longeur du bord in- terne de l'ailette de la même convolution peut être déterminée en comparant les circonférences des cercles concentriques engendrés pax le,s bords du ruban enroulé.
Par suite si L est considéré comme la circonférence du cercle défini par le bord interne, L2 peut être considéré comme étant la circonférence du cercle défini par le bord externe de l'ailette dans la même convolution. La valeur de L peut être obtenue en multipliant le diamètre externe d du tube par # et la valeur de L2 peut être obtenue en multipliant le diamètre D du cercle formé par le bord
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externe du ruban par Ò Il duit, être entendu que la valeur de D est égale au diamètre d angmenté deux fois la hauteur de l'ai- lette ou ruban.
La surface, dans l'étendue d'une convolution de l'ailette, d'engagement entre le tube et le bord interne de l'ailette, peut être calculée en multipliant Òd par l'épaisseur t de l'ailette à son bord interne. A l'aide de cette donnée, l'épaisseur T de l'ailette au bord externe peut être calculée en divisant la surfa- ce Ò dt par la longueur du bord externe Ò D, le calculétant bas sur l'hypothèse que les surfaces sont égale's. Ainsi une relation est maintenue dans toute la hauteur de l'ailette et l'épaisseur en tout point vertical désiré de celle-ci peut être déterminée.
Ces valeurs sont aisément obtenues en utilisant la formule:
T1=te/D1, dans laquelle: l'ailette; Tl=l'épaisseur en un point donné de la hauteur de Dl= le diamètre de la circonférence engendrée par le point pendant une convolution; t = l'épaisseur de l'ailette à la base ou bord d'engagement de l'ailette avec le tube; et, d = le diamètre du tube, On obtient ainsi une ailette ayant en section droite une configuration déterminée en conformité de la formule donnée plus haut.
Conformément, il est désirable de donner aux fac es d'engagement d'ouvrage des rouleaux une configuration propre à déformer le ruban dans la mesure nécessaire à l'obtention de la configuration désirée en section droite, De plus, la vitesse de surface du ruban doit être maintenue à l'effet d'allonger le ruban de la maniè- re désirée.
Une fois ceci réalisé, on obtient un agencement grâce auquel une section longitudinale donnée de ruban, d'une longueur équivalente à celle nécessaire pour former une convolution de l'ailette enroulée en hélice, telle que déterminée par la circonférence du cercle défini par l'engagement du bord du ruban avec
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le tube, sera allongée différentiellement dans sa hauteur de façon que le bord du. ruban éloigné du bord d'engagement du tube définis- seun cercle concentrique au cercleformé par le bord interne.
Comme indiqué plus haut, l'axe longitudinal du rouleau con- formateur 61 est pratiquement horizontal et l'axe du rouleau con- formateur 74 est normal à l'axe du rouleau 61. On a constaté que l'axe du rouleau 74 devait être écarté de 20 d'une norme vertica- le en direction de l'arrière de la machine.
En se référant plus spécialement à la figure 25, on a mon- tré schématiquement une coupe à travers les rouleaux conformateurs, espacés pour définir une pinced'une forme capable d'amener le ru- ban à la configuration désirée en conformié de la relation épais- seur-hauteur d'ailette donnée plus haut.
En d'autres termes, en utilisant la formule donnée plus haut la forme de surface de chaque rouleau peut être aisément dé- terminée.
Simplement pour la facilité, il est préférable de choisir un rouleau d'une forme conventionnelle, telle notamment que celle montrée figure 26. La courbure est alors 'transférée à l'autre rou- leau. On a constaté que le rapport des vitesses entre les deux rou- leaux était d'environ 3:1. Par suite, connaissant la vitesse de chaque point, x, y sur la surface du rouleau 74, et la vitesse du rouleau 61, la distanceà partir de l'axe central du rouleau 74 jusqu'aux points x' et y' peut être calculée de manière que les vitesses de surface soient égales.
Ainsi, en fait, l'étendue en section droite est maintenue constante bien que la configuration soit légèrement modifiée. La face courbée du rouleau 61 peut être fomme par une série de sur- faces planes se reliant entre elles présentant différents angles d'inclinaison , ou bien elle peut être moulée à la courbure dési- rée comme mentionné plus haut.
Avant que la machine fonctionne, le ruban métallique peut être amené à la main à travers l'ensemble formant
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le guide du ruban et dans la pince définie par les rouleaux Gl et 74. Le réglage convenable de la largeur de la pince peut être effectué par la manipulation de la poignée 45 qui déplace le rou- conformateur de la manière décrite plus haut. Le petit moteur peut être utilisé pour actionner les rouleaux à faible vitesse jusqu' au moment où l'écartement oonvenable a été déterminé. Le gros mo- teur est alors mis en marche pour accroître la vitesse de fon@- tionnement.
Lorsque le ruban émerge de la pince formée par les rou leaux oonformateurs, il prend la forme en hélice dont il a été question plus haut et tend à se boucler vers le haut. Le guide de ruban conformé 112 sert à diriger le ruban bouclé autour du tu- be, ¯dans les pinces formées par les disques où les spires indivi- duelles sont espacées le long du tube et l'ailette en hélice est enroulée autour du tube.
Lorsque le ruban émerge d'entre les rouleaux conforma- teurs, il tend à boucler vers le haut sous forme d'un enroulement en hélice en raison de la déformation communiquée par l'action d'allongement des rouleaux. Le guide de ruban conformé 112 sert à diriger le ruban bouclé autour de la surface du tube pour y for- mer une ailette enroulée en hélice. Outre la forme en hélice, la surfacedu ruban est rendue concave comme résultat de l'action des rouleaux oonformateurs. Par suite l'Inclinaison du ruban ou ailette sur le tube est de l'ordre de celle montrée sur la figure 27 lorsqu'il pénètre dans la pince formée par les deux premiers disques tournants de l'ensemble des disques 117.
Comme indiqué précédemment, les surfaces des disques en vis à vis qui forment les pinces sont de préférence pourvues d'une série de rides ou nervures et de rainures alternées. Les rides ou nervures sont établies de manière qu'en s'étendant radialement vais l'intérieur en direction du centre du disque, elles s'inclinent en direction du centre eu mil ieu de la pinoe. Ainsi, il est évident que'les rides ou nervures en regard convergent en s'étendant radia- lement vers l'intérieur.
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Le but d <. e e 1 1 u ; 1 1 ; ii i i ;,; 1 .1 1 wii l'nt du 11:r'ovoqU(J1: la :îf1'IiJt:Ï Uxt <.,;j,:ir;,1<:.: d'unt série (10 Y L,! l1 <1 < i i i ou o;rnrre:Mrxo.rs/dans lc: laox'-1 1 ex 1 u rn de e 1 ' r.il e .i t é l a rs <vi ' w'L 1 ('nLl'l' dUlllJ la p 1 1 ic 1i3, su tralo.i.:aunt par une partie ondulée adjacente an bord externe. Cette action
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produit une déformation àiixppiù<fiwiliiiré du ruban bien que cette déformation soit limitée au bord externe du ruban ou ailette. On observera que cette! action implique une extension supplémentaire du ruban bien que dans un sens différent de celle qui se produit alors que le ruban était allonge dans les rouleaux conformateurs.
En d'autres termes le métal est déformé hors de son plan par opposition à une déformation se produisant dans'son plan.
Lorsque l'ailette continue à cheminer à travers la pince, les dites dents ou cannelures sont supprimées par l'action de la ride ou nervure suivante, d'autant plus que les rides ou.nervures et les rainures sur les surfaces en vis à vis des disques sont dé- portées de manière qu'une ride ou nervure de la surface d'un dis- que soit opposée à une rainure de la surface de l'autre disque.
Ainsi "l'extension" qui a été créée est dispersée le long du bord de l'ailette lorsque la ride ou nervure tournante "repasse" la surface ondulée.
L'allongement du bord extérieur produit dans le bord opposé une action de "bouclage"qui accroît la liaison de friction pu ac- tion de"serrage" entre le pied du bord d'engagement du tube, de l'ailette, et le tube .
Dans ces conditions, lorsque les disques dans l'ensemble des disques tournants sont ajustés de manière que les pinces coïnci- dent avec le= convolutions individuelles du ruban sur le tube, le mouvement de l'ensemble des disques tournants est transmis au tu- bede façon à déterminer l'avancement et'la rotation du tube.
Une importante de l'invention vise la forma-
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tion d'une ii-1-'ttÉ '1 nt la hauteur peut varier. Une disposition ce cnre pcrmet de recourber le tube sur lui-m6me dans les cstc:nduc comportant, y les ailettes les plus réduites, desorte
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qu'un élément pourvu d r ü j 1 vt !;n ayant unu c on.1?5 , jiJa± 1 o ; '1'1 ,;'':1.> '':1- tin conventionnelle peut Ûl't foriiié. CE-tt ]"'11. 1r.:mlaJ.j tr; '.;It o iJ 1 <# nue en raison, du l'action propre 'les ro,l1eum. ('Jl1fo:r};-'u in ,},.1.. la.quelle la largeur os' hauteur urt-t,i'r4 du 1,1 1 >:-iii u :.1 1 ; ; <> < 1,;i .i. ;.: ;; "i ]. ' :# Î . lonsement longitudinal néoennairu pour donner 1,1 #':3xu;x: 1 . <=n x.<>< >l .;- m ent .
Résumant certaines (1 \.'1 caruc !;'rÜ: l,'il1110H rIe l' Ül'J'.;D , 011, on a constaté que lorsque des J'anlc:aux cont'ormwtun<;v. GSU?>l,:1.:: confo:r'[il'- mt'nt à la présente description sont util 1.:;4:ii ;:ur des ni',t0hinc':! lu 'ty pe considéré, un ruban métulliquH très mince se boucle autour fiu tube de .çon telle que.'l<- mouvement du. tube de la tJ1an:).;l'E: <1.5 ;' ¯.±;e peut être observée lorsque le ruban se boucle autour du tizb'. 'o::-te- fois, lorsque l' ensemble des risques tournants est dispose >1:;
la manière indiquée par rapport à l'axe du tube, il se l--'7'oduit w-. mou- vement o8itif du tube. nn plus du fonctionn'- '&ut 3:.cri-3 plus haut, 'raut. lequel un seul ruban est amené iJ.1.1:± rou1\?au:c conformateurs por È- :;re aB:'--..:Jlé ensuite autour du tube, IJl'.1si'::urf rubans peuvent ê,. - fournis aux rouleaux et appliqu8H f:linul t<L.'1ément au tub!.. - ::08 l'intérêt d'une plus gracie économie . Des ro- ie:ax fous cor.Tn-Iionnels '.t un aét=,¯¯.. -= me propre à former des fendes pEU-:-o.-.t é.gb.lt;!lent être prévu? en com- binaison avec l'appareil illustré.
Il es.% vinible qu'un appüo c2Íl du type défini, établi en confoii .'",1 f1'=s princà j ; l'invention proou- r e,21:: un fonctionnement plus économique par 1:,-, 4 ., -, = =. ,=,i de matière occasionnée, principalt1iilIi::Dt} .!.u.l' la disposition Judicieuse- zt le ré- arx'c::.n':;0ill'",nt du ,étal 1#Jns le ruban lorsqu'il est dcfoi-ulé en vu..=: de procurer la configuration 'I2.d'8e.
Bien que l'on ait décrit llnCJ r,i' . i, 1 1 ; a.l. i on pféré<.- dt ig j 1 in- vention, il doit etr', entendu <pi< eùllti-ci 3. n' y :3; paf! l:i!,Üttr2, nais qu'elle englobe au oonbrLrb 1!.n 2oti1'Sc:GioYr:; l,l, 1;::; variantes. ltuV.1!)IC; 1.LIUiT,3 1.--Un appareil pour c:nz'u,lc:1' t'il h,;ljc un 1'nball ué t. clique autour d'un tube afin d'y f'om,,-x une :ui7¯tfttT. cu,=-iy2mn;crrt 'ho:; nt,yoeii;n
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The invention relates generally to an apparatus and method for joining a strip of metal in the form of a ribbon around the outer surface of a tube to form a helically wound fin therein. around the tube. Specifically, the invention relates to apparatus for securing a thin metal tape around a tube, such apparatus generally being referred to as finned machines.
Tubular members having a metal fin of the deorit type assembled around their outer surface are widely used in coils equipment of refrigeration systems where it is required for heat exchange to occur.
In a coil, for example a condenser of a refrigeration system, an agent, such as a refrigerant, in the gaseous state,
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can flow through the tubes and a cooling medium, such as air, can be caused to pass over the outer surface of the finned tubes, The presence of the fins, formed of a material having a rate High heat conductivity, on the outer surface of the tubes, allows the cooling aotion to be exerted more effectively because the heat of the agent occupying the tubes is transmitted by conduotion to the developed surfaces defined by the tubes. fins.
This arrangement allows for efficient distribution of the heat used, allowing the cooling aid to act more efficiently.
In manufacturing finned tubes, it is important that a firm union exists between the fin and the outer surface of the tube, so that the heat from the agent occupying the tube can be efficiently conducted to the fin, as well. , some savings can be achieved by using relatively min. these by an economy of material. In addition, in some cases it. It may be desirable to form fins on the tube which are free of puckering or other such physical characteristics which would provide resistance to coolant flow.
In the machines to assemble the metal fins? around the tubes there is usually a mechanism for simultaneously advancing and rotating the tube at a first working station, where the ribbon-shaped metal strip is passed between forming rollers controlled by a mo - trioe, established to extend the outer edge of the tape, in order to loop the tape in the shape of a helix and direct it around the outer surface of the tube, then to operate at a second station very close to the first station where a series of rollers / straighteners remove from the surface of the fin any ripples or puckers which may have been formed during the previous operation and also spread the individual fin vents.
we encountered considerable difficulties in
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coordinate the movement of the tube advancement and rotation means, the movement of the shaping rollers and the movement of the straightening rollers.
Accordingly, the main object of the invention is to provide a vane machine in which the mechanism for advancing and rotating the tube is eliminated, and the tube derives its motion from the action of a set of. rotating discs operating in a manner analogous to straightening rollers.
One of the difficulties in establishing such a machine is the problem posed by the use of extremely thin metallic feed material. To achieve efficiency in the heat exchange unit, it is desirable to provide a fin structure with metal fins having a relatively small thickness and the fins spaced longitudinally of the tube, and having a proper pitch. to provide an efficient heat transfer.
Another object of the invention is to provide a finned tube for use as a heat exchanger, in which the fin is closed so as to be free of puckering and easily assembled around the tube in a manner suitable for allowing a substantial number of fins per unit length of the tube.
This object is achieved by subjecting the metal tape to the action of a pair of shaping rollers set up to deform the tape in a way which includes its longitudinal elongation across its width, the value of l. elongation varying according to the width of the strip for any given section thereof. The shaping rolls further impart to the rib a configuration including an engaging edge of the tube on the fin.
Yet another object of the invention consists in providing improved shaping rollers of the type which deform the flat tape prior to its assembly around the tube, this improvement preventing over-deformation or overextension.
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Zion of a kind preventing easy assembly of the tape conforma around the tube. One purpose or function of the shaping rollers is to transform the shape of the metal supply tape into a rolled shape. The looped tape is then shaped around the tube, with one edge of the tape engaged with the outer surface of the tube, in a continuous operation thereby producing the spiral fin.
Normally, the helical configuration is produced by longitudinally lengthening one edge of the tape so that the tape loops around the other edge. It is preferable that the individual convolutions formed by the helically shaped ribbon define a series of concentric circles. If the circles are not concentric - a condition caused by over-stretching or over-stretching in the shaping rollers - the coiled tape may need to be contracted as it is placed around the tube to form the fin therein. This contraction in turn causes the blade to wave or wave. When the fin waves or puckers, it is obvious that for / given segment of the fin will contain more material than a corresponding segment of the fin having a flat surface.
This undesirable condition becomes important when the vane is passed through a series of clamps formed by the series of rotating discs spaced apart where it is attached to the tube as well as suitably spaced longitudinally thereof. As will be described in detail later, the metal strip forming the fin is further elongated so as to bond the inner or engaging edge of the tube of the fin to the tube.
The further elongation of a segment of the fin which already has excess material prevents the formation of a fin having substantially a vertical arrangement throughout its height relative to the axis of the tube, since the excess of material, after having been subjected to the action of the set of rotating discs, tends to be distributed in the vicinity of the engagement foot of the fin tube, so that observed in section, the fin s gradually approach a vertical arrangement
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as opposed to a steep approach as achieved by the invention.
Another object of the invention is to provide a heat exchange apparatus of the type contemplated, in which the fin arrangement formed by the apparatus described enables efficient heat transfer. It is known that an efficient heat transfer action in finned heat exchange units is obtained when a fin having a predetermined cross section is used. :
Essentially the heat transfer characteristics are dependent on the relationship between fin height and fin width. The invention described herein provides a fin which substantially approximates this preferred relationship.
Briefly, the invention provides an apparatus comprising an operating assembly suitable for guiding a tube along a predetermined path, and for supporting the mechanism of conforming rollers as well as the assembly of rotating disks intended to space and fix. fins along the surface of the tube. The operating assembly provides for the mounting of the shaping rollers, one of which comprises a bore accommodating an axial tube terminating at the work or tape engagement face of the roll.
The bore is disposed in alignment with an axial bore made in a hollow member extending through the operating assembly, in the form of a metallic strip, deformed by the shaping rollers to acquire a conical configuration. helioe, tends to wrap around the tube as the tube moves through the aligned bores.
A shaped tape guide helps guide the tape helically around the surface of the tube, the outer portions of the fin. are then further deformed as the fin passes through the set of multiple rotating discs, determining an additional elongation of the outer edge of the fin which in turn generates in the opposing or engaging edge of the tube , of the fin, a force which tends to create a
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gripping action, by friction, between the fin and the tube of a sufficient magnitude to transmit to the tube the rotational movement of all the discs, so as to also advance the tube, and sufficient to withstand the normal forces of the gen.
re those encountered in handling finned tubes which could cause the fin and the tube to separate.
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the following desertion and from the drawings, in which, for purposes of illustration, only one embodiment of the invention is described and shown. On the drawings:
Fig.l is a side view, certain. parts broken away for clarity of a machine constructed in accordance with the invention;
Fig.2 is an end view, some parts broken away for clarity, of the machine shown in Fig. 1;
Fig.3 is a plan view of the machine shown in Fig. 1;
Fig.4 is an end view, some parts broken away for clarity, of part of the machine operating mechanism;
Fig. 5 is a side view, in section, of the working head of the fin setting machine constructed according to the invention;
Fig. 6 is a plan view of the assembly of the rotating discs and the mount therefor;
Fig. 7 is a side view of the assembly of the rotating discs; Fig.3 is an end view illustrating the mounting arrangement of the set of discs;
Fig. 9 is a side view of the tape feed guide assembly; Fig; 10 is an end view of the tape feed guide assembly;
Fig. 11 is a detail of the tape guide console of the guide assembly; Big.12 is a more or less schematic view illustrating the action of the shaping rollers on the tape;
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Fig. 13 is an enlarged isometric view of the tape, with the foot of the edge of the tape engaging the greatly enlarged tube;
Fig. 14 is a perspective view from the rear of the guide of the shaped band;
Fig. 15 is an elevational view of one of the shaping rollers; Fig. 16 is an elevational view of the other shaping roller; Fig.17 is a partial view of one of the rotating discs provided with a planar working face; .
Fig.18 is an enlarged view of a portion of the disc shown in Fig 17; Fig.19 is a partial view on an enlarged scale showing the peripheral marginal part of the disc illustrated by Figures 17 and 18;
Fig. 20 is an elevational view of a modified form of rotating disc;
Fig.21 is a side view of the disc illustrated in Fig.20;
Fig. 22 is an enlarged detail view of the peripheral edge of the disc shown in Figs. 20 and 21;
Fig. 23 is a partial view of another form of rotating disc;
Fig. 24 is a side view of the disc illustrated in Fig. 23;
Fig. 25 is a schematic view illustrating the tape placed between a pair of shaping rollers established in accordance with the invention, the width of the tape having been altered for clarity;
Fig. 26 is a view similar to Fig. 25, which shows a pair of modified shaping rollers; Fig. 27 is a view obtained from the rear of the machine showing the assembly of the tape around the tube, as the tape advances from the shaping rollers through the rotating assembly to be placed around du'tube;
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Fig. 28 is a fragmentary view obtained along the blade surface which illustrates the arrangement of the guide of the conformed tape with respect to the tube;
Fig. 29 is a sectional view, obtained along the line 29-
29 of Fig. 28, which shows another aspect of the arrangement of the shaped tape guide relative to the tube.
A machine illustrating the invention is shown by the drawings in which the same reference numerals designate similar parts or members. As shown in Figures 1 and 2, a support structure 10, composed of base members II connected at their ends so as to form a frame, corner posts 12 extending upwardly from the frame, upper members 13 attached to the ends of the corner posts 12 which are remote from the base frame, intermediate members 14 connected to the corner posts, and transverse members 15 extending across the frame. structure 10 serve to provide a plinth.
If desired, panels 16 may be provided to form an envelope of the frame described.
For convenience, the defined members have been shown in the form of optional U-sections; however other constructive provisions can be used. An upper cover member 17, having a cutout to house parts of the machine, is supported at the top of the members 13.
Attached to the uppermost cross members 15 is a pair of spaced apart support members 18, also U-shaped iron. The function of these components is to provide a suitable mount for assembly 19, which assembly includes a mechanism for guiding a tube in a substantially rectilinear path while the metal tape is wound around its outer surface, and for supporting the various control elements for imparting a predetermined, correlative movement to the shaping rollers and to the set of discs which rotate and advance the tube and ensure the binding of the tape in a manner which
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Pt1J. '<J. Written further.
Ls: tntia: ll¯aetlt, char oompren'l a casing 20 in the form of a piece 'ulée or cast which has an upper section 21, a lower section 22 and parts forming a wing or flange 23. The housing 20 is secured to support members 18 through the wing or flange-shaped portions, so that section 22 extends below the top surface of members 18, and section upper 21 is located above the elements.
In addition to the upper and lower sections, there is provided a section 24 of a boot-like shape which projects downward angularly to the other sections.
The transverse members 15 connecting the intermediate members 14 of the frame of the pedestal are arranged to form a support for a large motor 25 and a small motor 260 On the motor shaft of each of the two motors is fixed a multi-groove pulley 27. The lower section 22 of the housing 20 comprises, rotatably mounted therein by means of conventional bearings, a main drive shaft 28, one end of which extends beyond the housing and comprises, attached thereto, a multi-groove pulley of the housing. type of those mounted on the shafts of the aforementioned engines. Appropriate belts 29 are mounted on the pulleys so that the shaft 28 is controlled by either of the motors in a manner which will be described later.
At the other end of the shaft 28 is keyed a toothed wheel 30 with straight teeth, suitable for meshing with a toothed wheel 31 fixed to the roller drive shaft 32 journaled in bearings mounted in section 21 of the housing, as it is more clearly shown in figure 5.
An elongated oreux roller 33, having an opening 34 which passes through it, is mounted in the shaft or member 32 to rotate with it by means of a key 35. This arrangement allows the water roller 33 to be displacélongitudinal / with respect to the shaft 32 using a mechanism which will be described later, while preventing a relative rotational movement between them. A bevel gear
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36 is fixed to the end of the member 32 remote from that at which the toothed wheel 30 is placed.
In order to move the roller 33 longitudinally with respect to its associated control shaft 32, there is provided at one end of the latter a reduced part suitable for enabling an externally threaded hub to be mounted thereon in rotation. 37. A thrust bearing 38 is disposed between the hub 37 and the shoulder formed by the reduced part. An internally threaded ring 39 cooperating with the hub carries a helical wheel 40 integrally formed around its outer surface. A key 41 is secured to the interior side of a closure plate 42 and projects into a longitudinal passage of the hub so as to prevent rotational movement of the hub. Cover plate 42 is shown attached to the housing by conventional fastening means.
The plate 42 comprises an outer annular portion 50 and an integral annular portion projecting inwardly 51. A retaining ring 52 is attached to the inner end of the annular portion 51 to provide support for the helical wheel 40 and the ring 39. The members 42 and 52 serve to retain the ring 39 against an axial movement. With the helical wheel 40 cooperates a worm 43 fixed to a shaft 44 rotatably mounted in the housing 20 as shown in Figure 4. An operating handle 45 is attached to one end of the shaft 44 in order to allow manual operation of screw 43 and helical wheel 40.
In order to prevent any movement of the hollow roller 33 due to the tolerances between the threaded members 37 and 39, the hub 37 is obviously provided for the housing of an annular member 46 having spring housings or cavities 47. The member 46 affects in section the general shape of a Z with an external flange 48 suitable for being connected to a plate 49 assembled in the cover plate 42 as shown in FIG. 5. A thrust bearing 53 is assembled around a portion of roller 33 which has a threaded section. The retaining nut 55 maintains the parts or members in the position shown.
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It stage (the 1-> iitàL;:! Urb to maintain nOUB CUHl1? J'Grwj () ll -t U'- sort.s 54 qui sollluit'c.'nt. Éati>; 1,1, uu.ucnl the 1i1OYUU and the roller 33 to the right coiu: 1Jé moz'tiv: 1.'i; .5. This action had nl.l'turulll :: Ulunt oont.square by the threads of the organ 39 so as to absorb normal
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It emerges from what proceeds that the movement (the worm 43 will ensure the axial displacement of the member 33 by cooperation of the hub and the threaded annular members. The member 33 comprises, fixed to the end which is adjacent to the mechanism described, a tubular guide 56 for directing the leading end of a tube into the opening in the longitudinal passage 34.
The roller 33 comprises at the front end, or of .gauche in fig.5, a cavity or obviously 57 comprising a first part 58 having a threaded surface and a second part 59, in axial alignment with the first, but in addition large diameter, so as to form a shoulder 60. The cavity or recess 57 serves to accommodate a shaping roller 61 comprising a differential opening 62, a head 64 comprising a work engagement face
63 of a configuration described later, a central or middle part 65 smaller in diameter than the head and a threaded tail 66. The conforming roller 61 is assembled in the member 37 by screwing the tail into the cavity or recess, so that the axis of the shaping roller is practically horizontal.
A cover plate 67 is attached to the end of the housing 20.
As stated above, the casing 20 of the acting assembly comprises, integrally connected thereto, a section 24 having a shaft support passage 68, the axis of which is inclined with respect to a standard. vertical as shown in fig. 2.
In the passage 68 is journaled a control shaft 69 having a differential opening which passes through it, 70, and a bevel pinion 71 formed, integral with one end and suitable for meshing.
36 with the bevel gear / so that movement of the roller drive shaft 32 is transmitted to the member 69. A spacer sleeve 72 holds the bearings of the shaft 69 in the manner shown.
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: "(,;!. ed. the Huuérieur or longer part of the opening 70 rt: - is the tail 73 of the shaping roller 74 and has on its internal surface a groove intended to receive a key 75 engaged in the external surface of the tail 70 in order to transmit the rotational movement of the shaft 69 to the shaping roller 74.
An annular flange 76 located at the base of the head 77 of the shaping roller engages the inner rings of the bearings 78 which are supported in the cover 79 attached to section 24, so as to prevent the downward movement of the shaping roller 74 into it. opening 70. A spacer 80 is placed between the bearings 78 and the pinion 71. A plate 81, with an opening 82, is attached to the base or lower end of section 24.
Opening 82 accommodates a bearing support ring 83 having a lubricating seal or seal 84 assembled therein.
The tail 73 of the shaping roller has an axially internally threaded recess 85 extending from the end remote from the head 74, which is adapted to cooperate with a rod 86 having a threaded end, projecting through the seal. 84 and the opening 70 of the control shaft 69. The head 77 of the shaping roller 74 has a conical work engagement face 87, able to cooperate with the work engagement face 63 of the shaping roller 61 to determine a particular deformation of the metal tape prior to its assembly around the tube in a manner which will be described later. Attached to one end of shaft 69 is a chain wheel 88, held there by a locking nut 89.
In section 24 of the housing 20 is also mounted for y
91 turn, a short shaft 90 carrying a chain wheel / attached to its lower end. The two chain wheels 88 and 91 are connected by a chain 92 so that the rotational movement of the shaft 69 is transmitted to the shaft 90. A bearing retainer 93 is mounted in the cover plate 81 as. shown in figure 5.
During the operation of the machine a metal tape
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is fed from a roll. feed, through a guide member, in a "clamp" delimited by the work engagement faces of the shaping rollers 61 and 74, where it is subjected to deformation forcing it to take a general helical configuration as it emerges from the clamp. The ribbon is then brought on. tape guide member shaped in engagement with the outer surface of the tube. From there the ribbon passes through one or more of a pinna defined by a plurality of axially spaced rotating discs.
One function of the disc assembly is to force the engaging edge of the tube, tape @, to adhere firmly to the surface of the tube so that movement of the discs' - transmits movement to the tube. tube by the ribbon or fin wound in a helix. Another function is to determine the final pitch of the fin helically wound around the surface of the tube.
The way in which the set of disks fulfills these functions will be described later.
The mechanism for directing the tape as it enters the gripper formed by rollers 61 and 74 includes a substantially L-shaped bracket, 94, mounted to move in a wedge-shaped projection formed integrally on it. the peripheral part of the cover plate 67. The protrusion has a flat surface provided with a keyway suitable for accommodating a key 95 located on the underside of one side or branch 94 'of the console. Another branch 98 with a threaded opening extends substantially at right angles to one edge of the branch 95 '. An operating handle 100 with a threaded rod, the end of which is connected to the cover plate, passes through the unthreaded opening 99 and is used to determine the movement of the console 94 in the groove 95.
This particular adjustment allows the vertical movement of the tape guide mechanism relative to the tube. A third branch 96 of the console 94 extends, substantially at right angles, from the second edge of the branch 94 'which is adjacent to the first.
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edge mentioned, The branch 96 comprises, formed therein, a curved keyway 97. Mounted to move in the groove 97 of the branch 96, there is provided a support member 104, having the general shape of a C in section. and provided with an extension 105 forming a projection on the organ. The extension 105 has a key-like projection 106 on its lower side and a slot 107 which passes through it. The key 106 is assembled to move in the groove 97.
Rative movement between console 94 and carrier 104 is prevented by set screw 108 once a desired angular adjustment between the two parts has been achieved. This determines the angle at which the tape enters the roll clamp.
A first bar 109 having in section the general shape of a C is assembled in the C-shaped part of the carrier member 104. A second bar 110 having a projection capable of extending partially into the notch formed. in bar 109, is assembled as shown in figure 10.
It will be seen that the assembly described for directing the tape between rollers 61 and 74 can be adjusted angularly and along the line of inclination of handle 100.
In operation, the metal tape is passed from a supply roll over a series of spaced idle rollers (not shown) established to assist in placing the tape under tension, through passage III in the clamp between the rollers 61 and 74 where: it is gripped by the rollers, deformed and ducted upwards around the tube in a manner described later.
After the metal tape has passed through the rotary shapers 61 and 74, it exhibits a helical configuration due to the action of the rollers on the tape. To guide the shaped tape around the tube, a shaped tape guide 112 is mounted around the tube, so as to engage and direct the shaped tape around the outer surface of the tube before it enters all of the tubes. advancement discs,
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A mounting bracket 113 is attached to cover 67 and includes a guide bracket 114.
The comfort tape guide 112 is practically U-shaped and is attached to the part (- 114 of the console so that the branches 115 and 116 overlap the tube as it emerges from the axial opening in the roll. 61 (see fig. 27) The conforma tape guide 112 has a configuration which can generally be defined as that of a left helical and is placed with the leading or front branch 115 adjacent to the the exit of the clamp so as to be engaged by the shaped band when it emerges from the clamp, and the driven or rear branch 116 is close to the surface of the roller 74 opposite the work engagement part of the surface of the roll, to prevent engagement between the shaped tape and the roll.
The tape engagement surface of shaped tape guide 112 is curved or concave to accommodate the configuration of the shaped tape after it has passed through the shaping rollers. The lower portion of the branch 115 is inclined to a location located approximately opposite the axis of the tube. As the concave engagement surface of guide 112 bypasses or extends around the tube, the shaped tape engages with it. The tape still engages guide 112 as it moves over leg 116 which extends down the side of the tube opposite leg 115, and is ultimately directed into the rotating disc assembly.
From the examination of figure 27 it emerges that as the tape progresses along the surface of the conformal tape guide from the portion of the guide located directly above the tube to the first clamp of the assembly of the discs, a portion having a substantially conical conformation is formed by the rib.
It has been found that the angle of the tape to the tube at the top of the tube is on the order of about 5, and the tape is made concave as shown.
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The functions of the disc assembly 117 include extending the tape along its outer edge so as to produce a stronger bond between the inner edge of the tape engaging the tube and the outer surface of the tube. , to such an extent that the wound tape transmits the movement of the discs to the tube so as to force the tube to move, due to the helical fin formed therein, following a longitudinal path and while it rotates, of so as to force the fin to take a close position. as vertical with respect to the tube, as opposed to the clinaison which the helical fin has when it engages the tube while it is guided around the latter.
As more clearly shown in Figure 6, the rotating disc assembly is, briefly indicated, constituted by a series of axially spaced discs 118, attached to a common shaft 119, and arranged to form a series of clamps through which - passes them the ribbon or fin wound in a helix. The facing surfaces 120 of the discs which form the sides of a clamp are preferably provided, around their outer marginal portions, with a plurality of ridges or ribs 121 and radial grooves 122, spaced and alternating. The extent to which these wrinkles or ribs and grooves extend towards the center of the disc depends on the nature and magnitude of the additional deformation of extension to be applied to the tape to obtain a bond strong enough to drive the tube. as indicated above.
The support structure for the rotating disc assembly comprises a plate 123 attached to the vertical side of one of the supports 18. The plate includes a dovetail groove 124 extending lengthwise for receiving a key 125 of the mounting member 126. The shelf 127 extends normally and is connected to the mounting member 126. A dovetail groove 128 is provided in the upper surface of the shelf 127.
In the groove 128 is slidably mounted a tab or tongue 129 of a mounting member 130 comprising a base 131 and two end parts.
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end forming spaced uprights, 132 and 133. In aligned openings households in the upper part of the organs 132 and
133 is rotatably mounted a shaft 134 comprising, therein, a toothed sector 135.
The movement of the set of rotating discs in a di- reotion parallel to the axis of the machine can be obtained by means of the handle 127b attached to a mounting bracket 128a fixed to the support member 18. The handle 127b comprises a threaded shank adapted to cooperate with a threaded recess 128b located in the organ 126. A set screw 129a prevents accidental movement between the organ 126 and the organ 124 'once the desired position of the rotating disc assembly has been determined.
A housing 136, in the form of a molded part comprising a sleeve 138 through which the shaft 134 projects and a body
137 offset from the sleeve, serves as a support for the control mechanism for all the rotating discs. The body 137 comprises, mounted therein, a worm 139, fixed to the maneuvering shaft 140 journaled in the body, the worm 139 engages with the toothed sector 135 thereby allowing adjustment. angular of the housing 136 around the shaft 134 by the manipulation of the handle 141 fixed to one end of the operating shaft 140.
The action of the worm 139 and the toothed sector 135 allows the rotating discs to be moved from a position shown in figure 2, in which the axis of the mounting shaft of the discs is practically parallel to the axis. of the tube, in a position in which the axis of the disc mounting shaft is slightly inclined on the axis of the tube.
It has been found that the best results are obtained when the assembly of the rotating discs is adjusted so that the clamps formed by the discs coincide with the pitch of the wound band.
In the end of the body 137 of the housing 136 which is remote
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sleeve 138 is journalled the disc assembly shaft
119, which has a gear 142 keyed on its central or middle part. Shaft 119 has an elongated end portion, projecting beyond housing 136 and carries a disc support hub 143. The discs are assembled on the hub with spacers (not shown) between mating surfaces. alternate, so as to form the grippers intended to receive the strip or fin. Gear 142 engages with an endless via 144 keyed to a shaft end 145 journalled in the central or middle portion of housing 136.
The shaft end 145 is provided at its free end with a device allowing coupling by universal joint 16 with a connecting rod 147, the end of which is connected, by a similar universal coupling 146, at the end of the shaft. The shaft 90. As a result, it will be seen that the movement of the discs 118 will be coordinated with the movement of the shaping rollers 61 and 74.
It has been found that discs set up as shown in Fig. 23 and Fig. 24 produce excellent results; however the arrangement shown in Fig. 6, comprising the combination of flat discs and discs having the configuration shown in Figures 20-22 can be used.
Certain factors must be considered in determining the contour or profile of the work or tape engaging faces, 63 and 87 of the shaping rollers 61 and 74 respectively, in accordance with a working phase according to the invention. As indicated above, it has been found that when the tape passes between the shaping rollers a smooth, curl-free helix forms when the relative elongation of the tape across its width is effected by pressurized contact along the length of the tape. or at all points along the width of the tape by the surfaces of the rollers.
The particular configuration of the discs which can be used to form a combination can be selected from any of the disc configurations shown in Figures 17-24 where
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Shown are shown which have opposing planar surfaces, opposing regular serration or flute surfaces, and a planar surface and a regularly serrated or fluted surface.
In order to constitute a nozzle for the determinations which will follow, a portion or length of tape equivalent to one turn of the helically wound fin after its assembly around the tube will be considered for the moment. Before its passage between the shaping rollers, the portion in question has a constant thickness throughout its height or width. A cut made in the height or width of the ribbon will be rectangular in shape. The length of the base of the portion in question will be equal to the circumference of the circle formed by the engagement of the base of the tape and the outer surface of the tube.
In order to allow the top or the section remote from the base of the portion in question to form a circle, the entire portion must be deformed by determining a relative elongation of the tape over its entire width or height. This is obtained by the action of the rollers without noticeable increase in the width of the strip. In this discussion the terms height and width of the tape are used synonymously and refer to the dimension usually referred to as the height of the fin after the tape has been wound helically around the tube to form the fin.
Ignoring the pitch of the helix formed by the fin on the surface of the tube, the measure of which the length of the outer edge of the lug, by any convolution, exceeds the length of the inner edge of the fin of the same convolution can be determined by comparing the circumferences of the concentric circles generated by the edges of the wound tape.
Hence if L is considered to be the circumference of the circle defined by the inner edge, L2 can be considered to be the circumference of the circle defined by the outer edge of the fin in the same convolution. The value of L can be obtained by multiplying the outer diameter d of the tube by # and the value of L2 can be obtained by multiplying the diameter D of the circle formed by the edge
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tape by Ò It should be understood that the value of D is equal to the diameter d an increased twice the height of the tab or tape.
The area, in the extent of a fin convolution, of engagement between the tube and the inner edge of the fin, can be calculated by multiplying Òd by the thickness t of the fin at its inner edge . Using this data, the thickness T of the fin at the outer edge can be calculated by dividing the area Ò dt by the length of the outer edge Ò D, the calculation being based on the assumption that the areas are equal's. Thus a relationship is maintained throughout the height of the fin and the thickness at any desired vertical point thereof can be determined.
These values are easily obtained using the formula:
T1 = te / D1, in which: the fin; Tl = the thickness at a given point of the height of Dl = the diameter of the circumference generated by the point during a convolution; t = the thickness of the fin at the base or edge of engagement of the fin with the tube; and, d = the diameter of the tube, a fin is thus obtained having in cross section a configuration determined in accordance with the formula given above.
Accordingly, it is desirable to give the work engagement faces of the rolls a configuration such as to deform the tape to the extent necessary to achieve the desired cross sectional configuration. In addition, the surface speed of the tape must be maintained in order to elongate the tape in the desired manner.
Once this is done, an arrangement is obtained whereby a given longitudinal section of tape, of a length equivalent to that required to form a convolution of the helically wound fin, as determined by the circumference of the circle defined by the engagement of the tape edge with
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the tube, will be elongated differentially in its height so that the edge of. tape away from the tube engagement edge defined by a circle concentric with the circle formed by the inner edge.
As indicated above, the longitudinal axis of forming roll 61 is substantially horizontal and the axis of forming roll 74 is normal to the axis of roll 61. It has been found that the axis of roll 74 should be. spaced 20 vertically towards the rear of the machine.
Referring more specifically to Figure 25, there is schematically shown a section through the shaping rollers, spaced to define a pinch of a shape capable of bringing the band to the desired configuration in conformance of the thick relation. - fin height given above.
In other words, using the formula given above the surface shape of each roll can be easily determined.
Just for convenience, it is preferable to choose a roll of a conventional shape, such as that shown in Fig. 26. The curvature is then transferred to the other roll. The speed ratio between the two rollers was found to be about 3: 1. Therefore, knowing the speed of each point, x, y on the surface of the roller 74, and the speed of the roller 61, the distance from the central axis of the roller 74 to the points x 'and y' can be calculated. so that the surface speeds are equal.
So, in effect, the cross-sectional extent is kept constant although the configuration is slightly changed. The curved face of the roller 61 may be formed by a series of interconnecting planar surfaces having different angles of inclination, or it may be molded to the desired curvature as mentioned above.
Before the machine is running, the metal tape can be fed by hand through the forming assembly.
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the tape guide and into the gripper defined by rollers G1 and 74. Proper adjustment of the gripper width can be effected by manipulation of handle 45 which moves the rougher as described above. The small motor can be used to drive the rollers at low speed until the proper gap has been determined. The large engine is then started to increase the operating speed.
When the ribbon emerges from the clamp formed by the forming rollers, it takes the helical shape referred to above and tends to curl upwards. The shaped tape guide 112 serves to direct the looped tape around the tube, ¯ into the clamps formed by the discs where the individual turns are spaced along the tube and the helical fin is wound around the tube.
As the tape emerges from between the shaping rolls, it tends to curl upward in a helical winding form due to the deformation imparted by the stretching action of the rolls. The shaped tape guide 112 serves to direct the looped tape around the surface of the tube to form a helically wound fin therein. Besides the helical shape, the surface of the tape is made concave as a result of the action of the shaping rollers. Consequently, the inclination of the strip or fin on the tube is of the order of that shown in FIG. 27 when it enters the clamp formed by the first two rotating discs of the set of discs 117.
As previously indicated, the surfaces of the facing disks which form the grippers are preferably provided with a series of alternating ridges or ribs and grooves. The wrinkles or ribs are established so that extending radially inward toward the center of the disc, they slope toward the center in the middle of the pinion. Thus, it is evident that the facing wrinkles or ribs converge extending radially inward.
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The goal d <. e e 1 1 u; 1 1; ii i i;,; 1 .1 1 wii l'nt du 11: r'ovoqU (J1: la: îf1'IiJt: Ï Uxt <.,; J,: ir;, 1 <:.: Unt series (10 YL ,! l1 <1 <iii or o; rnrre: Mrxo.rs/dans lc: laox'-1 1 ex 1 u rn de e 1 'r.il e .it é la rs <vi' w'L 1 ('nLl'l 'dUlllJ la p 1 1 ic 1i3, su tralo.i.:aunt by a wavy part adjacent to the outer edge.
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produces elastic deformation of the tape although this deformation is limited to the outer edge of the tape or fin. We will observe that this! This action involves further stretching of the tape although in a different direction than that which occurs while the tape was extended in the shaping rollers.
In other words the metal is deformed out of its plane as opposed to a deformation occurring in its plane.
When the fin continues to travel through the clamp, said teeth or grooves are removed by the action of the next wrinkle or rib, especially since the wrinkles or. Ribs and grooves on the facing surfaces discs are deported so that a wrinkle or rib in the surface of one disc faces a groove in the surface of the other disc.
Thus the "stretch" that has been created is dispersed along the edge of the fin as the wrinkle or rotating rib "passes" the corrugated surface.
The elongation of the outer edge produces in the opposite edge a "looping" action which increases the frictional connection or "clamping" action between the foot of the engaging edge of the tube, fin, and the tube. .
Under these conditions, when the disks in the set of rotating disks are adjusted so that the clamps coincide with the = individual convolutions of the ribbon on the tube, the movement of the set of rotating disks is transmitted to the tubing so as to determine the advancement and rotation of the tube.
An important aspect of the invention relates to the formation
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tion of a ii-1-'ttÉ '1 nt the height may vary. An arrangement this cnre allows to bend the tube on itself in the cstc: nduc comprising, including the smallest fins,
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that an element with d r ü j 1 vt!; n having unu c on.1? 5, jiJa ± 1 o; '1'1,;' ': 1.>' ': 1- conventional tin can Ûl't foriiié. CE-tt] "'11. 1r.:mlaJ.j tr;'.; It o iJ 1 <# naked due, to the proper action 'les ro, l1eum. (' Jl1fo: r}; - 'u in,} ,. 1 .. where is the width os' height urt-t, i'r4 of 1.1 1>: - iii u: .1 1;; <> <1,; i .i.; .: ;; "i]. ': # Î. neoennial longitudinal lonsement to give 1.1 #': 3xu; x: 1. <= n x. <> <> l.; - m ent.
Summarizing some (1 \. '1 caruc!;' RÜ: l, 'il1110H rIe l' Ül'J '.; D, 011, it was found that when J'anlc: aux cont'ormwtun <; v. GSU ?> l,: 1. :: confo: r '[il'- mt'nt in this description are used 1.:;4:ii;: ur des ni', t0hinc ':! lu' type considered, a very thin metal tape is looped around the lesson tube such that. 'l <- movement of the. tube of the year :) .; the E: <1.5;' ¯. ±; e can be observed when the ribbon is looped around the tizb '. 'o :: - te- times, when the set of rotating risks is available> 1 :;
the way indicated with respect to the axis of the tube, it is l - '7'oduit w-. positive movement of the tube. nn more function'- '& ut 3: .cri-3 above,' raut. which a single ribbon is brought iJ.1.1: ± rou1 \? to: c conformers por È-:; re aB: '- ..: Jlé then around the tube, IJl'.1 if' :: urf ribbons can ê, . - supplied to the rollers and applied to: linul t <L.'1ément to the tub! .. - :: 08 the interest of a more gracious economy. Des ro- ie: ax crazy cor.Tn-Iional '.t aet =, ¯¯ .. - = me suitable for forming pEU -: - o .-. T é.gb.lt;! Slow to be expected ? in combination with the device shown.
It is.% Vinible that a support c2Íl of the defined type, established in confoii. '", 1 f1' = s principle j; the invention proou- rs, 21 :: a more economical operation by 1:, -, 4 ., -, = =., =, i of matter occasioned, principalt1iilIi :: Dt}.!. ul 'the Judicious disposition- zt the re- arx'c ::. n':; 0ill '", nt du, stall 1 # Jns the ribbon when it is displayed .. =: to get the configuration 'I2.d'8e.
Although we have described llnCJ r, i '. i, 1 1; a.l. If we prefer <.- dt ig j 1 invention, it must be understood <pi <eùllti-ci 3. n 'y: 3; bang! l: i!, Üttr2, but that it encompasses at oonbrLrb 1! .n 2oti1'Sc: GioYr :; l, l, 1; ::; variants. ltuV.1!) IC; 1.LIUiT, 3 1 .-- An apparatus for c: nz'u, lc: 1 't'il h,; ljc un 1'nball ué t. click around a pipe in order to f'om ,, - x a: ui7¯tfttT. cu, = - iy2mn; crrt 'ho :; nt, yoeii; n
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