Brevet FR2010769A1 — publié le 19700220

lia présente invention concerne la fabrication de tubes à ailettes destinés à assurer un échange thermique, du type dans lequel une ailette constituée par une bande initialement rectiligne est enroulée de champ selon un profil hélicoïdal, en reposant 5 par sa tranche sur la surface du tube* On a décrit dans le brevet français 1* 1*486«897 un procédé de ce type général selon lequel la bande initialement rectiligne est amenée entre les surfaees conjuguées de deux galets dont l*un est ceaxial au tube, tandis que l'autre tourne autour d'un axe qui est sensiblement radial XO par rapport à ce tube* La bande est maintenue sous tension et, lorsqu'elle passe entre les galets, elle subit un enroulement auteur du tube* Cet enroulement est favorisé par le fait que les galets sont disposés de façon à écraser et par suite à allonger le bord externe de la bande à un degré supérieur à ce qui est le cas pour 15 son bord interne* Suivant le mode de réàlisation préféré décrit dans ce brevet antérieur, des nervures radiales eu contre-boutants sont fermés simultanément sur une faee de 1* ailette grâce à la présence de gerges radiales prévues dans la faee du premier galet mentionnl* Ces contre-boutants cux-mtmes font 1* objet du brevet 20 français ï° 1.486*896* D'autres systèmes eu dispositifs d'enroulement d'une ailette ent déjà été proposés, sur des bases analogues c'est-à-dire en .utilisant des galets coopérant l'un., avec l'autre, qui écrasent un bord de la bande à un degré supérieur au degré d'écrasement de l'autre bord afin de provoquer l'enroulement de 25 cette bande autour du tube* Bans certains cas, l'ailette est fixée cm place en faisant pénétrer son berd interne dans une rainure hélicoïdale ménagée dans la surface du tube, les flancs de cette rainure étant ultérieurement refermés pour assurer le maintien en place de l'ailette* Dans d'autres cas, l'ailette a, en section 30 droite, une forme de Jt dont une branche s'étend parallèlement à 1* axe du tube, cette branche reposant simplement contre la surface du tube ou étant fixée sur cette surface par brasage* Suivant d'autres cas encore, l'ailette enroulée en hélice peut être soudée sur le tube* 31 On sait également, dans les tubes assurant un échange thermique et munis d'ailettes hélicoïdales, que l'efficacité de l'échange thermique peut être améliorée en favorisant un écoulement turbulent du fluide se déplaçant au contact dutibc, qui est habituellement un gaz tel que de l'air, et qu'on peut parvenir à ce résultat 69 19485 2 2010769 en prévoyant des ondulations sur le bord externe de l'ailette* Il est en outre connu de fendre l'ailette soit sur son bord externe, soit sensiblement sur toute son étendue radiale afin que, lors de son enroulement autour du tube, son bord externe s'ouvre pour former une série d'ailettes eu de "pétales" individuels» Par ailleurs, il est connu de ménager des fentes radiales dans l'ailette adaptée sur le tube terminé* finalement, il est également connu d'assurer une torsion ou d'incliner ces "pétales" pour augmenter la turbulence et par suite l'efficacité de 1* échange thermique* Toutefois, jusqu'ici, la formation de "pétales" individuels et la torsion ou la flexion de ces pétales ont exigé des stades opératoires additionnels séparés, ce qui a augmenté le cofLt de la fabrication* lie but principal de l'invention est de créer tin procédé pour la formation d'une ailette hélicoïdale munie de"pétales" individuels capables, si désiré, de subir une torsion pour améliorer encore la turbulence, sans qu'il soit nécessaire de prévoir à cet effet une manipulation ou un traitement additionnel ou séparé du tube ou de 1'ailetteo Suivant l'invention, lorsque la bande est acheminée entre deux galets coopérant l'un avec l'autre afin de provoquer son enroulement autour du tube, on amène eette bande on contact avec , des éléments de coupe ou de déchirement prévus sur l'un an moins des galets, afin de couper ou de déchirer au moins la périphérie 25 externè de l'ailette de telle sorte que, sous l'effet de la tension présente dans le bord externe pendant 1* enroulement, la partie externe de l'ailette forme des "pétales" individuels# Suivant une autre particularité importante de l'invention, ces "pétales" sont repliés et (ou) soumis à une torsion par appli— 30 cation contre un élément déflecteur fixe pendant le processus d'enroulement* Ils peuvent être soumis à une torsion pour réduire ou augmenter leur angle d'inclinaison, une augmentation étant assurée de façon préférentielle# La description qui va suivre, faite en regard des dessins 35 annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprend dre l'inventions La fig* 1 est une vue schématique en élévation d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de formation de l'ailette suivant 1*invention» 40 La figé 2 est une vue axiale prise en regardant depuis la 69 19485 3 2010769 droite sur la fig. 1# La fig. 3 est une vue de détail*à plus grand® échelle d%une partie de l'un des galets coopérant l'un avec l'autre# La fig» 4 est une vue en coupe par la ligné 4—4 en fig© 1 5 3' * ' ' ' La fig. 5 est une vue de détail montrant le profil des "pétales" formés. Les fig. 6a et 6b montrent l'aspect extérieur du tube ailetté, respectivement sans l'application de l'invention et lors-20 que l'invention a été appliquée# La fig. 7 est une fte^Sétail montrant à plus grande échelle l'aspect des extrémités des "pétales" individuels# L'installation représentée sur les fig# 1 et 2 est fonda-mentalement du type déorit dans le brevet français X* 1.486#89?# 15 Toutefois, on soulignera qué l'invention est applicable également à de nombreux autres procédés existants d'enroulement d'une ailette selon un profil hélicoïdal# Sans l'installation représentée, un tronçon de tube 1 est entraîné en rotation autour de son axe au moyen d'un mandrin 20 entraîné positivement (non représenté) et un galet 2 muni d'une faee troaconique 3 à angle au sommet obtus tourne autour de ee tube {également sous l'effet d'une commande positive}. Ce galet 2 est monté dans un chariot (non représenté) qui se déplace lentement dans une direction parallèle à l'axe du tube* ïïii galet 4 25 coopère avec le galet 2 et est monté de même sur le chariot précité, l'axe de ce galet 4 étant orienté radialement par rapport au tube# Ce galet 4 a également une forme tronconique et son angle au sommet est tel qu'il ménage un interstice cunéiforme entre les galets, cet interstice étant plus large vers la surface du 30 tube 1 que vers la périphérie externe du galet 2# Un guide 5 (Pig.2) reçoit une bande plate rectiligne 6 de seotion droite rectangulaire provenant d'une bobine (non représentée) et assure son avance de telle sorte qu'elle passe entre les galets 2 et 4 et qu'elle rencontre le tube de champ dans une direction tangen-35 tielle# Les galets 2 et 4, du fait du profil cunéiforme de l'interstice ménagé entre eux, écrasent le bord externe de la bande 6 à un degré plus prononcé que son bord interne et provoquent par suite 1'enroulement de cette bande autour du tube# Si-40 multanément, des rainures 7 ménagées dans la face 3 du galet 69 19485 2010769 2 forment des nervures analogues à des contre-boutants dans une face de 1*ailette, de la manière décrite dans le brevet français H* 1.486#896. la bande est enroulée sur le tube selon un profil hélicoïdal du fait du mouvement axial du chariot portant les ga^-5 lets 2 et 4 it du guide 5. la manière selon laquelle le bord interne de 1#ailette coopère avec le tube est sans importance pour la mise en oeuvre de 1*invention» Sans l'installation représentée, une rainure est creusée dans la surface du tube an. moyen d*un galet 8 puis, lorsque le bord interne de l'ailette a été introduit 20 dans cette rainure, les bords eu flancs de ladite rainure sont refermés au moyen d'un galet 9* Bien que l*action des galets tronconiques provoque l'enroulement de l'ailette, les angles relatifs sont étudiés de telle sorte que l'enroulement assuré de cette manière ne soit pas 25 suffisant pour que l'ailette entoure étroitement le tube, de sorte que l'allongement additionnel du bord externe de l'ailette qui est encore nécessaire (par rapport au bord interne) est assuré par la tension d'enroulement. In conséquence9 la bord externe est encore soumis à l'effet d'une tension considérable lorsqu*il 20 passe entre les galets 2 et 4, et il va tendre à se déchirer» Ce déchirement est favorisé et facilité par la présence, suivant l'invention, d'arêtes de coupe 10 sur la partie externe âi la périphérie de la faee 3 du galet 2, comme montré sur les fig. 3 et 4. Ces arêtes de coupe sont ménagées entre des dépressions U 25 en forme de "pétales", prévues dans la faee 3c II en résulte un affaiblissement de la matière sur le bord externe ob la bande qui est déjà sous tension de sorte que, lors de son enroulement autour du tube, cette bande prend la forme représentée sur la figo 5, le bord externe de l'ailette se subdivisant en une série de''pétales" 30 12® Il se produit ainsi un effet de coupe ou de déchirement qui est d'à. à l'action des arêtes 10 coopérant avec le galet SU la surface de ce galet 4 est lise, de sorte que l'action des arêtes 10 est celle exercée par une seule lame de couteau prenant appui sur un bloc, au lieu qu*il se produise une action de cisaillement» 35 Par opposition à l'agencement décrit dans le brevet français précité y il semble préférable, dans le cas présent, d'assurer un entraînement positif du galet 4, sensiblement en synchronisme avec le galet 2. lorsque l'ailette a été fixée en place au moyen des galets 40 8 et 9 (ou de toute autre manière convenable), le bord externe 69 19485 5 2010769 de 1*ailette entraînée en rotation est attaqué par un élément déflecteur fixe qui est constitué ici par deux lames 13 montées sor le chariot en un point écarté des galets 2 et 4, afin d'infléchir ou de plier légèrement les "pétales" individuels par 5 rapport au reste de l'ailette et de donner simultanément à chaque "pétale" individuel «ne torsion qui augmente son pas par rapport au reste de 1*ailette. Cette flexion et cette torsion simultanées semblent avoir un effet avantageux très net sor 1* efficacité du tube lors d'une utilisation pour un échange thermique* par rapport 10 à tin tube muni d'une ailette hélicoïdale lisse mu normale. L'effet combiné de coupe et de déchirement exercé par les arêtes 10 fournit pour les "pétales* des bords en biseau, de sorte que la section droite résultante des "pétales" individuels est, qwuad on regarde ces "pétales" dans le sens radial, en prin-15 cipe «elle d'un profil d'aile, comme indique sur la fig. 6. Ceci semble éviter une augmentation inadmissible de la résistance à l'écoulement, accompagnant 1*augmentation de l'efficacité de 1'échange thermique. Ses modifications peuvent être apportées au mode de mise 20 en oeuvre Aéorit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 69 19485 6 2010769 fiSYBHSICAHOIS 1*» Procédé pour la fabrication d'un tube d'échange thermique à ailette hélicoïdale, selon lequel on fait passer une bande de matière destinée à former l'ailette entre des galets coopérant 1*1111 5 arec l'autre qui amènent cette bande en contact avec la surface externe d'un tronçon de tube entraîné en rotation, dans une position telle que cette bande soit placée de champ et s'enroule autour du tube, caractérisé en ce que les galets coopérant l'un avec l'autre assurent une coupe et (ou) un déchirement de la périphérie externe 10 de la bande, afin de former des "pétales* individuels sur le bord externe de l'ailette* 2»— Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, après l'adaptation de l'ailette sur le tube les "pétales" formant le bord externe de l'ailette adaptée sur le tube en rotation sont 15 attaquée en un point écarté des galets, par un élément déflecteur fixe, de façon à provoquer la flexion et (ou) la torsion des "pétales" individuels par rapport an reste de l'ailàtte* 3** Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en oe que les "pétales" individuels sont soumis à une torsion dans une direc-20 tion capable d'augmenter le pas hélicoïdal de ces "pétales* par rapport au reste de l'ailette» 4*«p Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 39 caractérisé en oe que l'action de coupe ou de déchirement de la périphérie externe est assurée de telle sorte que les bords 25 voisins des "pétales* résultants soient en biseau* 5*~ Procédé suivant la revendication 4» caractérisé en ce que la périphérie externe de la bande est placée sous tension lorsqu'elle est attaquée par les galets, afin de provoquer la séparation des "pétales" individuels! 30 6*«p Appareil pour la aise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant des organes assurant la rotation d'un tronçon de tube et deux galets coopérant l'un arec l'autre, destinés à se déplacer axialement par rapport au tube entraîné en rotation, ainsi que des organes pour assurer l'avance d'un tronçon 35 de bande en direotiôn des galets en vue de son enroulement autour du tube, en étant placé de champ pour former une ailette hélicoïdale, caractérisé en ce que les galets coopérant l'un avec l'autre sont munis d'éléments servant à couper et (ou) à déchirer la périphérie externe de la bande lors de son enroulement sur. le tube* 40 7«~ Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce 69 1948S 7 2010769 que ces éléments de coupe et (ou) de déchirement comportent des arêtes de coupe espacées sensiblement radiales» prévues sur un galet et coopérant arec tme surface lisse ménagée sur l'autre gaieté 5 8** Appareil suivant la revendication 7» caractérisé en ce que les arêtes de coupe sont séparées par des dépressions ou concavités* 9*— Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8 pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 10 2 ou 3 • caractérisé en oe qu'il comprend tme lame fixe disposée de façon à attaquer et à déformer les "pétales" individuels de l'ailette lors de la rotation du tube* 10*-Tube à ailette hélicoïdale, caractérisé en oe qu'il comporte des "pétales" individuels disposés sor la périphérie ex-15 terne de cette ailette et obtenu par le procédé et (ou) l'appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes^