Brevet FR2235344A1 — publié le 19750124

L'invention est relative un procédé de fabrication de générateurs de turbulence helicoidaux pour tubes d'échangeurs de chaleur; de tels générateurs, appelés ci-après "turbulateurs hélicoidaux", sont destinés å être introduits dans les tubes d'échangeurs de chaleur en vue de créer un mouvement hélicoïdal et une turbulence du fluide circulant dans les tubes pour augmenter les échanges de chaleur avec le fluide circulant autour desdits tubes. Jusqu ce jour, ces turbulateurs helicoidaux étaient fabriqués à partir d'une bande métallique plane à laquelle on faisait subir une torsion jusqu'à obtenir une bande torsadée en hélice; cependant, le pas de cette bande torsadée en hélice était limité à une valeur critique, dépendant des dimensions de la bande (épaisseur et largeur) et des caractéristiques du métal la constituant, en dessous de laquelle on constatait des déchirures, voire même des ruptures de la bande. Cette limitation du pas à une valeur critique interdisait donc la fabrication, par torsion d'une bande métallique plane, de turbulateurs helicoidaux présentant un pas faible qui permette, par accroissement des caractéristiques hélicoidales et turbulentes du mouvement du fluide circulant dans les tubes, une augmentation plus grande des échanges thermiques. L'invention a précisément pour objet un procédé de fabrication qui permet de réaliser des turbulateurs hélicoidaux qui peuvent présenter un pas dont la valeur, pour un diamètre de tube considéré, peut être très inférieure à la valeur critique dont question ci-dessus; on conçoit alors qu'un échangeur de chaleur dont les tubes sont équipés de tels turbulateurs hélicoidaux présente un rendement meilleur qu'un échangeur dont les tubes sont équipés de turbulateurs hélicoldaux classiques, puisque les échanges de chaleur entre le fluide circulant à l'intérieur des tubes et le fluide circulant å l'extérieur des tubes sont considérablement augmentés. Le procédé conforme à l'invention consiste, à pratiquer sur une bande métallique plane une première série d'entailles partant de l'un de ses deux bords et atteignant une profondeur comprise entre le sixième et le tiers de la largeur de la bande, à pratiquer sur cette bande métallique une seconde série d1entailles partant de son autre bord et atteignant une profon deur comprise entre le sixième et le tiers de la largeur de la bande, cette-seconde série d'entailles étant disposée en quinconce par rapport à la première série d'entailles, et ensuite à soumettre la bande ainsi entaillée à partir de ses deux bords à une torsion jusqu'à obtenir-une bande torsadée en hélice dont le pas présente la valeur requise. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de cette invention, les deux séries d'entailles sont régulièrement réparties et de préférence le pas de ces deux séries d'entailles est compris entre la moitié et le triple de la largeur de la bande. L'invention est également relative aux turbulateurs héli cotidaux ainsi obtenus, qui présentent des caractéristiques dont il sera plus explicitement question ci-après. Enfin, l'invention est aussi relative aux échangeurs de chaleur dont les tubes sont équipés de turbulateurs hélicoïdaux réalisés par le procédé dont question ci-dessus. L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et qui seront décrites plus en détail ci-aprè.s. L'invention pourra, de toute façon, être-bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin illustrent un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention et ne comportent bien entendu aucun caractère limitatif. La figure 1, de ce dessin, est une vue de dessus d'une bande métallique entaillée avant que ladite bande n'ait-subi une torsion. La figure 2-est une coupe d'un tube d'échangeur de chaleur équipé d'un turbulateur hélicoïdal établi à partir de la bande entaillée de la figure 1, après que ladite bande entaillée a subi une torsion conforme au procédé selon l'invention. Comme montré sur la figure 1, ce procédé consiste, à pratiquer sur une bande métallique plane 1 une première série d'entailles 2a partant de son bord A et atteignant une profondeur P comprise entre le sixième et le tiers de la largeur L de laebande 1, à pratiquer. sur cette bande métallique 1 une seconde série d'entailles 2b partant de son autre bord B et atteignant une profondeur P comprise également entre le sixième et le tiers de la largeur L, cette seconde série d'entailles 2b étant disposée en quinconce par rapport à la première série d'entailles 2a. Avantageusement, ces deux séries d'entailles 2a et 2b sont régùlièrement réparties et le pas S de ces deux séries d'entailles est compris entre la moitié et le triple de la largeur L de la bande 1. Ensuite, on soumet la bande 1 ainsi entaillée à partir de ses deux bords A et B à une torsion jusqu'à obtenir une bande torsadée en hélice dont le pas présente la valeur requise. On procède à cette torsion jusqu'à obtenir un pas compris entre la moitié et trois fois le pas S des entailles 2a ou 2b (figure 2). Le turbulateur hélicoïdal montré sur le dessin comporte des entailles 2a, 2b dont la profondeur P est d'environ le tiers de la largeur L de la bande 1, le pas S desdites entailles 2a ou 2b de l'un ou de l'autre bord A ou B étant d'environ une fois et demie la largeur L de la bande 1. Quant au demi-pas T du turbulateur hélicoidal, il est égal à unviron une fois et demie le pas S desdites susdites entailles. On obtient ainsi un turbulateur hélicoïdal formé de parties 3 substantiellement planes qui présentent la forme d'un pentagone délimité, par un côté 5 formé par le bord A ou B de la bande, par un côté 6 formé par le bord d'une entaille 2a ou 2b, par un côté 7 formé par le bord de l'entaille suivante 2a ou 2b, et par deux plis 8 rejoignant le fond de deux entailles successives 2a ou 2b et le fond de l'entaille correspondante disposée en quinconce 2b ou 2a. Pour les valeurs indiquées ci-dessus en ce qui concerne le pas du turbulateur hélicoïdal r les parties substantiellement planes 3 sont à angle droit ou sensiblement droit. On conçoit alors qu'avec un turbulateur hélicoïdal ainsi établi on obtient une turbulence maximum pour des pertes de charge minimum, ce qui autorise des échanges thermiques impur tants entre le fluide circulant dans le tube et le fluide circulant autour du tube. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de turbulateurs hélicoidaux pour tubes d'échangeurs, caractérisé par les étapes suivantes on pratique sur une bande métallique plane une première série d'entailles partant de l'un de ses deux bords et atteignant une profondeur comprise entre le sixième et le tiers de la largeur de la bande, on pratique sur cette bande métallique une seconde série d'entailles partant de son autre bord et atteignant une profondeur comprise entre le sixième et le tiers de la largeur de la bande, cette seconde série d'entailles étant disposée en quinconce par rapport à la première série d'entailles, et on soumet la bande ainsi entaillée à partir de ses deux bords à une torsion jusqu'à obtenir une bande torsadée en hélice dont le pas présente la valeur requise. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux séries d'entailles sont régulièrement réparties. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le pas de ces deux séries d'entailles est compris entre la moitié et le triple de la largeur de la bande. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on soumet la bande entaillée à une torsion jusqu'à obtenir une bande torsadée en hélice dont le pas soit compris entre la moitié et trois fois le pas des entailles pratiquées sur l'un ou l'autre des bords de la bande métallique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la profondeur des entailles est d'environ le tiers de la largeur de la bande. 6. Turbulateur hélicoïdal pour tube d'échangeur, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par un procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Turbulateur hélicoïdal selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il est formé de parties substantiellement planes qui présentent la forme d'un pentagone délimité par un côté formé par le bord de la bande, par deux côtés formés par les bords d'entailles -successives, et par deux plis rejoignant le fond de deux entailles successives au fond de l'entaille correspondante disposée en quinconce. 8. Turbulateur hélicoïdal selon la revendication 7, carac térisé par le fait que les parties substantiellement planes sont à angle droit ou sensiblement droit.