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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION, AU MOYEN DE TUBES A AILETTES LAMINES TRANSVERSALEMENT, DE RADIATEURS
A AILETTES CINTRES EN FORME DE SERPENTINS"
L'invention concerna un procédé et un dispositif pour la fabrication,au moyen de tubes à ailette* laminés transversalement, de radiateurs à ailettes cintrés en forme de serpentins, destinée aux échangeurs de chaleur et en par- ticulier aux installations de réfrigération ou de climatisa. tion.
On oonnatt déjà des échangeurs de chaleur pour installations de réfrigération et de climatisation, formés de tubes avec ailettes extérieures disposés parallèlement et assemblée entre eux, par leurs extrémités, au moyen de coudes soudée ou brames. Ces procédés de construction offrent l'inconvénient que les pointe d'assemblage des coudes tubulaires avec les tuyaux à ailettes perdent facilement leur
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étanchéité et on ne constate ce défaut, qui peut conduire un travail ultérieur considérable eu à des déchets importante, que lorsqu'on vérifie l'étanchéité de l'échangeur de chaleur terminé.
En outre, les accumulations de soudure provoquent des diminutions de section et dea obstructions à l'écoule- mont à l'intérieur des points d'assemblage, ce qui entraîne une diminution du rendement des échangeurs de chaleur.
Le rayon de courbure minimal admissible lors de la fabrication du coude est détermina par les sollicitations à la traction qui s'exercent pendant le cintrage dans sa paroi extérieure. Afin d'éviter ces efforts de traction, les ifssures qui en résultent, ainsi qu'une forte réduction de l'épaisseur de la paroi tubulaire, on a déjà proposé d'exercer, penc@@t le cintrage, une pression sur la paroi extérieu- re des tubes lisses, suivant l'axe longitudinal de ceux-ci. lies dispositifs de cintrage des tubes de la construction évoquée ont l'inconvénient de ne pouvoir être utili ses* que pour le cintrage de tubes relativement courte et lis- ses,
ne portant pas d'ailettes extérieures. Dans le cas des grandes longueurs de tubes nécessaire pour la fabrication de serpentins tubulairea, on court le risque d'une rupture, car l'effort de fluage agit à l'extrémité extérieure du tube, Co risque menace en particulier les tubes en métal léger, qui ne présentent qu'une faible résistance au flambage,
Pour la fabrication d'échangeurs de chaleur, on préfère les tuyaux à ailettes en métal léger, laminée transversalement, en raison de leurs caractéristique* favorables pour la formation des ailettes.
Ces tuyaux sont munie sur toute leur longueur d'une ailette très mince, s'étendant en spirale, et l'on doit tenir compte de la faible résistance de la matière, afin d'éviter des déformations des ailettes.
Les dispositifs de construction connus ont l'inconvénient que les dispositifs provoquant le fluage et leur mécanisme
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de réglage sont très coûteux et ne tiennent pas compte de la grande sensibilité des métaux doux. Lors du fluage, le tube doit être saisi à une distance aussi faible que possible de la partie cintrée, afin d'éliminer le risque de rupture du tube, car l'effort de fluage atteint une valeur relativement élevée pour pouvoir provoquer le refoulement de la matiare dans la partie cintrée,
Le but de l'invention est de construire des radia- teurs en tuyaux à ailettes sans fin, destinés aux échangeurs de chaleur,
de manière à éliminer dans le procédé de construc- tion connu les défauts d'étanchéité due au grand nombre de pointe d'assemblage ainsi que les inconvénients évoqués des dispositifs de cintrage connus.
L'invention a pour but de cintrer, par un procédé approprié, des tuyaux laminés transversalement munie d'ailet- tes, sous un rayon tellement faible que l'on puisse produire des sections parallèles de radiateurs tubulaires pour 'changeurs de chaleur pouvant venir se placer très près l'une de l'autre, en forme de serpentin, sous un volume extérieur ré- duit, et ce, à partir de longueurs tubulaires sans points d'assemblage entre les coudes;
l'invention a également pour but la construction d'un dispositif pour la mise en pratique du procédât
Suivant l'invention, le problème est résolu en ramenant au diamètre extérieur du tube de base des longueurs tubulaires lisses, à des distances prédéterminées des parties cintrées, par un usinage avec ou sans enlèvement de copeaux, Les tuyaux sont ensuite munis d'une ailette spirale de hauteur différente, correspondant au diamètre du tube,sur un laminoir de tubes à ailettes connu en soit Après le laminais, on soumet le tube à un recuit d'adoucissement et on le passe enfin dans un dispositif construit suivant l'invention pour le cintrer alternativement sous forme de serpentin,
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Après oe traitement,
l'épaisseur de la paroi du tube de base dans la section de diamètre réduit est renfor- cée de la différence d'épaisseur de paroi de la section de grand diamètre à l'extérieur des ailettes, car il ne se produit aucune ondulation dans cette section.
Suivant un autre procédé de l'invention, un tuyau lisse est muni d'une ailette spirale de hauteur différente sur la distance des parties à cintrer par décalage des jeux de cylindres d'un laminoir de tubes à ailettes pendant le laminage transversal, par suite d'un déplacement de matière
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différent. On supprime entrta# de préférence par enlèvement de copeaux, les ailettes dans lea, sections tubulaires où la hauteur de celles-ci tit ré.v:. te et en même temps, on aplatit légèrement l'extérieur du tube de base. Après cette opération, les sections tubulaires avec ailettes de hauteur réduite sont soumises à un recuit d'adoucissement, puis cintrées en forme de serpentins dans un dispositif suivant l'invention.
Suivant l'invention, dans le procédé cité en dernier lieu, l'épaisseur de paroi du tube de base, dans la section munie d'ailettes de hauteur réduite, augmente du dé-
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calngo des jeux do cylindre* du laminoir et de la profondeur des ondulations car, dans cette section, il ne nue produit que dos ondulations très faibles à l'intérieur du tube.
Une autre caractdrïatiquo de l'invention est que 7,=eaaacoazaxat des tuyaux et le double rayon de courbure du radiateur cintré en forme de serpentin correspondent approximativamont ou exactement au diamètre extérieur des ailettes dans les sections tubulaires rectilignes parallèles, dispoeéem l'una À côté de l'autre.
Dans le dispositifde l'invention pour la mise en pratique du procédé, le problème est résolu en installant, à proximité immédiate du point de cintrage, un dispositif de fluage consistant en un pignon fixé sur un arbre de cin-
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trage et doux ainsi qu'un 4kCCOUPI 9&10nt à frottement de compensation. solidaire de chacune de* mâchoire* de oîntrago# Cet accouplement consiste en une tringle en forme de T# un bloc, une place de serrage et une garniture de frein et ont disposé do manière à pouvoir descendre dama une ouvûrture prévue Au centre du pltitM.
rotatif, Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'..rbt'4t do cintrage est muni sur une face d'about, d'un ga- let de cintrage divisé ainsi que d'un appui pour recevoir la partie intérieure de la mâchoire de serrage, et il peut de
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préférence reculer souv le plan du plateau rotatif, à ltînterventiou d'un coin de guidage déplacé hydrauliquement et être ramené dans la position de départ par une commande comprenant une crémaillère et une roue dentée,
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le plateau rotatif a son axe légèrement incline et peut tourner de 180 avec l'arbre de cintrage, dans le môme non* et à la môme vitesse que celui-ci.
Suivant l'invention, la partie inférieure de la mâchoire de serrage est fixée de manière à pouvoir se déplacer sur l'appui prévu sur la face d'about de l'arbre de cintrage, tangentiellement au rayon de cintrage et suivant un angle de 90 par rapport à l'axe du tube.
Selon l'invention, les mâchoires de cintrage sont disposées de manière à pouvoir se rabattre de part et d'au- ; tre du tuyau à ailettes serré.
D'après une autre caractéristique de l'invention, la partie inférieure de la mâchoire de serrage ainsi que les mâchoires de cintrage sont munies de demi-coquilles en forme de filets recevant Ion ailettes du tube avec la tolérance nécessaire correspondant à la section transversale du tube,
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de aorte que l'effort defluage agit sur le diamètre extérieur du tube de base,
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On expliquera ci-après invention, en se repor- tant. plusieurs exemple. d'exécution.
Dans les dessine les figurée 1 et 2 montrent une coupe longitudinale dans un tube à silettes, pendant la laminage; la figure 3 montre, partiellement en coup*) une scetion (le tube munie d'ailettes de hauteur réduite: la figure 4 montre un* section de tube munie d'ai- lottes de plus grande hauteur, représentée en coupe à plus grande échelle ; la figure 5 montre uns coupe partielle dans un coude d'un tube à ailettes; la figure 6 montre une onction tubulaire de diamètre réduit;
-la figure 7 montre un tube à ailette. pendant le fraisage la figure 8 est une coupe longitudinale dans un tube à ailettes au cours du laminage; la figure 9 montre une partie cintrée d'un tube à ailettes pondant le fraisage; la figure 10 montre une coupe suivant A-A dans un tube à ailettes avec aplatissement, suivant la figure 9; la figure 11 est un coude de tube à ailettes, représenté partiellement en coupe; la figure 12 montre le dispositif de cintrage vu en coupe ; la figure 13 est une vue de face du dispositif; la figure 14 montre, à plus grande échelle, une demi-coquille en forme de filets; les fleures 15 et 16 montrent schématiquement le dispositif de fluage;
la figure 17 montre le dispositif pour le réglage de l'effort de fluage des macho iras de cintrage! la figure 18 est une vue en plan du dispositif de
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fluage.
Dans le procédé de .L'invention :illustré aux figu"
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pee 1 à 6, le diamètre du tube lisse 1 représenté A la figu- re 2 est diminué, dans les sections prédéterminées 24 espacées d'une distance 22, au diamètre 3 du tube de basepar un usinage avec ou sans enlèvement de copeauxla longueur
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de la section tubulaire 24 est calculée de manière qu'île suffise, pour un coude, Le diainètre 3 du tuba de base est calQuI- de manière à obtenir le dïamêtro 4 réduit , à l'extérieur de ailette , lors du laminage compl'montaire de la soction tubulaire 24, La paroi intérieurs du tube présent* clos onduIgtonn 6 rdaultgnt de l'application de* uîletten au diamètre çxt4rieur 90,
h diamètre original 7 de l'intérieur du tub* est donc modifia comme on le voit, à plus grande échelle# à la figure 4. L'ailette est appliquée en forme de spirale sur le tube lisse 1, Le ondulations 6 sa développent avec le môme pas, sur la parai intérieure du tube, en dessous des ailette , Quoique, comme le uiontro la figure 4, le diamètre
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du tube 8 ondulé intérieurement n'eet que légèrement plue fort que le diamètre du tube lien* 11, il ne produit un ar... faibliemenient considérable de l'épaisseur de la paroi tubu- laire 10 dans les dépressions 9 du tube ondulé.
En raison de cet affaiblissement considérable de la paroi tubulaire et de l'effet d'entaille, une telle section ne peut tire cintrée que noua un rayon relativement grand. Par contre, comme le montre la figure 4, il ne se produit aucun affaibli.- moment de la paroi dans Ion sections tubulaires munie* d'ailettes de hauteur réduits, car, à ces endroits, la paroi intérieure du tube route parfaitement liane et en outre, le diamètre du tube lisse 11 est inférieur au diamètre extérieur des ondulations 9 du double de! la différence d'épaisseur 12.
Après laminage du tube, on soumet les pointa de cintrage de
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la section 24 à un recuit, de sorte que la matiar<'remiera,
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qui est de préférence de l'aluminium pur, est ramenée à l'état doux. Ensuite, au moyen d'un dispositif de cintrage pour tuba à ailettes laminées transversalement, le tube à ailettes rectiligno est muni alternativement de coudée, dans lois section de diamètre extérieur 4 réduit, comme le montre la figure 5, et cintra sous forme de serpentin* La formation facile des ailettes avec le diamètre 4 à l'extérieur de celles-ci ren-
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forco la.
pro1 extérieure du tube lors dit cintrage et aloppo., ac à 1 affaissement bien connu de la section transversal* du tuba dans la paroi extérieur* du coudeSuivant ce procède
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on pont cintrer les tubeo llett.. laminé* transversalement avoc au rapport a,upraxi!.!8.tj.f de 1 ;
1 entre le rayon de courbure Moyen 27 et les ctamàtife" extérieure 5 du tube da base* Lors de la fabrication, d'après ce procède, de rditeure en tubes à ailettes laminés transversalement, on peut dîàposer- l'une à, côté de l'autre, à une distance minimale, Ion sections tubulaires parallèles l'une à l'autre, avec un dia-
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inëtro 20 à l'extérieur des ailettes,
Suivant un autre procédé de l'invention, comme le montre la figure 8, le tube lisse 1 peut être laminé trana-
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verealement sur un laminoir pour tubes à ailettes.
Dans les sections 26 déterminées au préalable, au passage de la longueur totale du tube, les jeux de cylindres sont décalée de la distance 13 par rapport au centre du tube, de sorte qu'à ces endroits le diamètre extérieur 15 du tube de base est augmenta et porté au diamètre 14, Les sections tubulaires laminées avec un diamètre 20 à l'extérieur des ailettes forment dans les radiateurs les sections rectilignes ne comprenant aucun coude.
D'après la figure 8, la hauteur 17 de ner"
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Vures est réduite de 20 environ par rapport à la hauteur 16* tandis que l'épaisseur de la paroi tubulaire 19 est augmentée du décalage 13 des jeux de cylindres 2 et de la profon- deur 23 dos ondes, par rapport à l'épaisseur de paroi de la
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ooption tubulaire ayant le diamètre go à 'extérieur de* ai" lette$, Cette augmentation d'épaisseur de la paroi, conjointement avec une paroi tubulaire à peu près lisse au diamètre intérieur 18,
permet le cintrage noua des rayons moyen. 27 qui sont inférieurs au diamètre extérieur 14 du tube de base.
La figure 11 montre un coude tubulaire de ce genre. D'après
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ce procédé , on peut laminer transversalement des a tubes de lon- gueur quelconque, et pendant le passage d'un tube, on peut provoquer le nombre nécessaire d'augmentations d'épaisseur de la paroi, qui sont déclenchées à des distances exactement prédéterminées par une commande du jeu de cylindres 2 du la- minoir. Après le laminage, comme le montrent les figures 7 et 9, on enlève les nervures simultanément dans toutes le* sections tubulaires 25 par un fraisageAprès un traitement
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de recuit suivant oette opération, Io tube est cintre dan* le dispositif de l'invention.. La figure 10 montre que Itexteriaur 14 du tube de base est légèrement aplati.
Cet ±1.1'18.... tiosement diminue les efforts de dalle le coude pendant le cintrant car,au coure do l'opération l'épaissis sèment de la paroi stoffeatue plu facilement dans les partie, cintrées, D'aprao. ce procède, on peut cintrer un 1.0.1.>" à ailettes sur le dispositif do l'invention, avec un rapport Intérieur à 1 entre le rayon moyen 27 et la diamètre exté- rieur 14 du tube de base, de sort* que l'on peut fabriquer
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des radiateur en tubes à ailettes clans lesquels les .8paQ.
mentes 21 correspondent au diamètre 20 à l'extérieur des ai"' lette$*
Le dispositif pour la mine en pratique du procédé de l'invention consiste en pratique en un dispositif de flua- ge, un arbre de cintrage avec dispositif de rappel, un méca- nisme de commande et un plateau tournant avec organe de serrage.
Le dispositif de fluage cet place au centre du
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plateau tournant 30, dans un* ouverture 65, Le mâchoire* do cintrage associées 64 peuvent descendre et se rabattre en s'écartant du tube à ailette 62, A la figure 3. la mâchoire de cintrage supérieure 64 est en position de fonctionnement, tandis que la mâchoire inférieure est rabattue et descendue en dessous du plan du plateau tournant.
Comme le montre la
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figure 14, les mâchoire. de cintrage 64 et la partie infpieu.ra 42 de la mâchoire de serrage sont munies de demi-coquilles 60 en forme de fi19te..tadaptant avec une tolérance détermi- née entra les ailettes appliquera en spirale. Comme on peut
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le voir aux figures 15 et 16 l'effort de fluage est dù à ln différence entre le rayon du cercle primitif de la denture
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46 du pignon et le rayon de cintrage moyen 3, ainsi qu'à la différence qui en résulte entre la course 38 des or'mail-
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1ères 44 ce 45 et la longueur moyenne du coude 32.
Un -.Of"lQUP).CIII1\Cllnt il. fpottottacnt de compensation, .0'" lidaire dam mâchoires de cintrage 64, transfère au tube à ailettes 62 l'effort de fluage réglable sur la dimension corrQapondante du tube* Coaiate le montre la figure 17, les maoboiroe de cintrage 64 sont vissées à demeure sur des tringles 6 en forme de Tut Ces tringles qui glissent clans une vainur 59 en T, revotun d'une garniture de frein, usinée dans un bloc 57 ot munie d'une pièce de serrage 56 constituent llaccauplement frottement do compensation! la pièce de serrage 56 er-t c;;oX'r6c par un excentrique 54 à l'intervention de deux vis dû serrage 55.
La pression de servage est réglée par Iléoron 53 sur l'effort de fluage nécessaire., L'arbre de cintrage 31 effectue, pendant le cintrage d'un coude, le marne mouve- ment de rotation que le plateau tournant 30 et est ramené en position de départ après achèvement de l'opération, L'arbre 31 porte, sur sa face d'about, un galet de cintrage 28 en deux pièces et un appui 41 pour la partie inférieure 42 des mâchoires de serrage correspondant à la forme clos ailettes.
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A proximité des mâchoires de cintrage, l'arbre 31 est muni d'un pignon denté 46, en prise avec les crémaillères 44 et
45 qui provoquent la courraet 50 des mâchoires de cintrage 64 A l'extrémité arrière de l'arbre 31,est installé un disposi- tif de rappel. Celui-ci consiste en un cylindre 48 relié à un coin de guidage 49.
Un mouvement de descente du coin 49 fait reculer l'arbre 31 de la distance 52, comme le montre la figure 12, jusqu'à ce que le galet de cintrage 28 se trou- ve sous le plan du plateau tournant 30. Comme on peut le voir à la figure 12, le mécanisme de commande permet une rotation ' synchrone, dans le môme sens, du plateau tournant 30 et de l'arbre 31 pendant l'opération de cintrage. Le mouvement de rotation du plateau 30 et de l'arbre 31 est, de préférence, commandé par un dispositif hydromécanique.. Le rayon du pla- teau tournant 30 correspond à la plus grande longueur de *or- pentin tubulaire à cintrer.
Au centre du plateau 30, est un . nagée une ouverture 65 dans laquelle passe l'arbre 31 avec la partie inférieure 42 des mâchoires de serrage.
Le mode de fonctionnement du dispositif offre l'avantage qu'on peut cintrer le serpentin tuhulaire sans le retourner, car ce problème devient; do plus en plus diffi- cils avec l'augmentation du nombre des parties cintrées.
Le cintrage d'un serpentin tubulaire a lieu comme suit* Un tube à ailettes rectiligne 62 est posé, au premier point de cintrage, au-dessus du galet de cintrage on deux pièces 28. On fait ensuite avancer la contrepoint* 58 avec la partie supérieure 53 des mâchoires de serrage, on referme le galet de cintrage 28 et on narre la partie correpondant aux ailettes de la partie inférieure et de la partie supé- rieur. des mâchoires de serrage 42, 43.
La mâchoire de cin- trage 64 est relevée au moyen du levier à main 51 et rabattue en faisant tourner ce dernier, contre 1' extrémité libre du tube 62 1 les fileta 29 des demi'-'coquillas 60 de la mâchoire
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64 sont engagea entre les ailettes 40 du tuba 62 et exercent une pression sur le diamètre extérieur 15 du tube de base, En continuant faire tourner le levier 51, on presse, par l'intermédiaire de l'excentrique 54, la pièce de serrage 56 fermement sur la tringle 63 en forme de T. L'importance de l'effort de pression est réglée au moyen de l'écrou 53,
de manière que l'effort de fluage soit en rapport avec le re- foulement nécessaire dans le coude 32. La mâchoire de cintra- ge inférieure 64 est on môme temps abaissée en dessous du plan de la table, de sorte que l'appui 41 peut se déplacer librement avec l'extrémité du tube fixée sur celui-ci.
Le cylindre 35 Lite vers le bas la crémaillère 36 et le plateau tournant 30 ainsi que l'arbre de cintrage 31 sont entraînés en rotation jusqu'à ce que la branche tubulaire vienne heurter 1'extrémité libre du tube à ailettes 62. Apres confection du premier coude, on desserre et on fait reouler la contre.. pointe 58 avec la partie supérieure 43 de la mâchoire de serrage et le galet de cintrage 28. Après cette opération, on rabat au moyen du levier 21 la mâchoire de cintrage 64 qui est ropousaée dans la dépression.
Le cylindre 48 tire le coin de guidage 49 vers le bas et l'arbre 31 recule de la distance 52, Le picnon 37 de l'arbre 31 vient en môme temps en prise avec la crémaillère 34 et la roue dentée 47 est débrayée du mécanismo, L'arbre 31 est ainsi ramené en position de départ, Le plan du plateau tournant n'est bloqué par aucune partie saillante, do sorte qu'on peut pousser sans difficulté le tube 4 ailettes 62 jusqu'à la partie sivante à cintrer* L'arbre 31 est de nouveau ramené vers l'avant, par l'actionnement du cylindre 48, et le galet 28 ainsi que la partie inférieure 42 de la mâchoire de serrage ressortant du plateau tournant 30.
La partie inférieure 42 de la mâchoire de serrage est repoussée vore le bas, sur un appui 41, et le tronçon tubulai- rc à cintrer est engagé dans la demi-coquille 60, Le tube se
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trouve maintenant avec sa section à cintrer en dessous du ; galet de cintrage 28. Celui-ci se referme par suite du déplu* cément de la contrepoint 58, comme dans l'opération déjà dé- crite une première fois. Le serpentin tubulaire est fixe sur ' le plateau tournant 30 au moyen d'élément de serrage 61.
La crémaillère 36 est maintenant repoussée vers le haut par le cylindre 35 et le plateau tournant 30 ainsi que l'arbre de cintrage 31 sont entrain'. en rotation* REVENDICATIONS @
1, Procède pour farbriquer, à partir de tubes à ailettes laminée transversalement;
, des radiateurs cintrés en forme de serpentins pour échangeur de chaleur, en particu- lier pour les installations de réfrigération et de climati- sation. caractérise en ce que des longueur* unies de tubes (1) sont réduites, à des distances correspondant aux parties (22) à cintrer, de préférence par enlèvement de copeaux, au diamètre (3) d'un tube de base, en ce qu'ensuite, on le mu- nit, sur un laminaire pour tubes à ailettes connu, d'une ai- lette s'étendant en spirale et dont la hauteur correspond au diamètre différent, en ce qu'on soumet les parties cintrées 4 un recuit d'adoucissement, et en ce qu'on les cintre ensui- te alternativement dans un dispositif selon l'invention,
pour en former des radiateurs en tubes à ailettes en forme de sur- pentins, très rapprochés l'un de l'autre, formés d'une lon- gueur de tube sans point d'assemblage entre les coudes.