Brevet FR2354156A1 — publié le 19780106

La présente invention concerne un tube a ailettes pour échangeur thermique, ainsi que le procédé pour sa fabrication. On connais des échangeurs thermiques dans lesquels les échanges de chialeur sont effectues au niveau de tubes métalliques portant des ailettes externes pour aug@enter la surface de con- tact avec le fluide environnant. On sait qu'il est preferable d'utiliser des tubes ovales, car on peut aboutir à un echangeur moins encombrant pour une me me surface d'échanges thermiques. En outre, le coefficient déchange fluide/paroi est meilleur our le fluide qui circule dans le tube que lorsque le tube est rond, puisqu'une section plus petite entrante davantage de frottement du fluide sur les parois en même temps qu'une augmentation de la pression du fluide. Cependant, le tubes ovales à ailettes connus sont cons titués par un tube ovale lisse sur lequel on rapporte des ailet tes par exemple par soudage. La soudure, ou la surface de liai son entre chaque ailette et le tube, constitue alors une barriè re thermique qui nuit à la conduction de la chaleur entre le fluide interne et le fluide externe. La présente invention a pour but de réaliser un tube ovale à ailettes qui conduise parfaite-ient la chaleur et qui soit dtun prix de revient relativement bas. Un tube à ailettes suivant l'invention, notamment pour un échangeur thermique, est constitue par un tube métallique ovale dont la surface interne est sensiblement lisse et dont la surface externe est munie ailettes métalliques, et il est ea- ractérisé en ce que les ailettes sont d'une seule pièce avec le tube. Un procédé suivant l'invention, pour fabriquer un tube à ailettes, est caractérisé en ce qu'il consiste à former des ailettes sur un tube cylindrique métallique, puis à aplatir en partie ce tube. Suivant une caractéristique supplémentaire Le l'invention, les ailettes sont obtenues par repoussage du métal sur la sur face externe du tube cylindrique. Suivant une variante de l'invention, les ailettes sont obtenues par usinage de la surface externe du tube cylindrique, Suivant une caractéristique supplémentaire de l'inven tion, on aplatit le tube entre deux outils dont les tarties ac tives sont recouvertes d'une satire telle qu'un caoutchouc cur, une matière plastique, un nylon, ou cout autre @atériau souple susceptible de ne pas endommager le ailettes Suivant une caractéristique supplémentaire de l'inventin, lcs parties actives des outils sot prévues pour prendre appui sur le tube au moins en partie entre les ailettes, et non sur le bord libre des ailettes;; Suivant une variante de l'invention, caque outil com- porte lui-même des ailettes, chaque ailette d'un outil prenant appui sur le tube entre deux ailettes du tube. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'inven@ tion, chaque outil. présente, dals l'ense-ble, une forme e@ dem--ovale dans un plan transversal par rapport à l'axe du tube. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on introduit dans le tua un mandrin plat avant d'aplatir le tube, puis on extrait ledit mandrin lorsque le tube est aplati. Suivant une caractérstique supplémentaire de l'inventien, les outils sont constitués par des ma matrices. Suivant une variante de l'invention, les outils sont constitués par des molettes. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux coziprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue en perspective d'une portion de tube cylindrique à ailettes de type connu. - Figure 2 est une section transversale de ce tube. - Figures 3 et 4 sont deux vues en section transversale illustrant le procédé suivant l'invention, pour aplatir le tube à ailettes. - Figure 5 est une section V-V (fig. 3). - Figures 6 et 7 sont des ections V-V (fig. 3) illustrant deux variantes. - Figure 8 est uue section transversale du tube à ailettes aplati suivant l'invention. On a représenté sur le figures 1 et 2 un tube à ailettes de type connu. Celui-ci est constitué par un tube métalli- que dont la surface cylindrique interne 1 est sensible@ent lisse, et dont la surface externe est pourvue d'ailettes 2. L'ensemble est en une seule pice, les ailettes etant obtenues @r une opération de repoussage du métal, ou par usina@e. Le tube peut par exemple être e acier, en cuivre, on aluminium, en titane, en nickel, en un autre métal-, ou en un alliage de ces métaux. Suivant l'invention, ce tube est aplati et déformé pour @@avenir un tube de section ovale ou oblongue 3 tel que représenté sur la figure 7. Le procédé nis en oeuvre pour déformer le tube ne doit pas déteriorer les ailettes. Les opérations qui aboutissent à la déformation du tube peuvent être exécutées par exemple sur une presse plieuse ou sur toute autre machine du même type en ce qui concerne les tube-s courts, tandis que l'on utilisera des tachines travaillant en continu avec des molettes en ce qui concerne les tubes de grande longueur. Suivant le cas, les outils 4 et 5 emplois (fig 3 à 6) seront donc soit des matrices, soit des molettes, Les outils 4 et 5 sont en acier, et chacun d'eux comporte une partie active 6 dont la section transversale est demi -ovale. Chaque partie active est revetue d'une épaisseur- 7 de caoutchouc dur, de matière plastique, de nylon, ou tde tout autre matériau souple susceptible de ne pas endo#mager les ailettes pendant l'opération de déformation des tubes. Le procédé suivant Itinvention est le suivant. On part d'un tube métallique déjà pourvu d'ailettes exY ternes 2. On introduit dans ce tube un mandrin plat ou sensible- ment plat 8. Ce mandrin s'étend sur toute la longueur de la portion à aplatir (fig. 3). On rapproche alors l'un de autre les outils 4 et 5 entre lesquels on insère le tube à aplatir. Chaque face du tube est plaquée contre une facé du mandrin 8 (fig. 4), pour éouser sensiblement le profil-de l'outil adjacent. On remarquera que seul l'emploi d'outils à profil demi-ovale permet d'obtenir une déformation régulière, sans discontinuité dans la courbure, ce qui ne serait pas le cas si les outils employés étaient dotés d'un profil plat ou rectiligne. Comme on peut le voir sur la figure 5, le revêtement souple 7 s'incurve légèrement dans chaque intervalle de deux ailettes, Si bien que chaque ailette est protégée. En l'absence de revêtement souple, chaque sommet d'ailette serait tassé et épaissi, ou tordu. La figure 5 correspond à l'emploi de matrices sur un presse. En variante, sur la figure 6, les outils 4 et 5 sont représentés sous forme de molettes qui tournent en sens inver autour de deux axes parallèles et entre lesquelles passe le tube à aplatir. Suivant une autre variante illustrée sur la figure 7, le revêtement souple 7 est remplacé par un profil à ailettes 9. Les ailettes 9 qui sont taillées sur les outils sont prévues pour s'insérer entre les ailettes 2 du tube à aplatir. chaque ailette 9 prend appui dans le fond de l'espace compris entre deux ailettes 2, et aucun effort de pression n'est exercé sur le sommet des ailettes 2, ce qui leur évite toute déformation. Dans tous les cas, il peut être nécessaire de recuire le tube à ailettes avant de l'aplatir, si l'aplatissement requis est d'un degré élevé, et correspond donc à une déformation importante du tube. Lorsque le tube est aplati, on extrait le mandrin 8 à la manière connue à l'aide d'une machine à extraire les mandrins. Comme on peut le or sur la figure 8, l'aplatissement du tube a eu pour effet de réduire la section intérieure 10 offerte au passqge du fluide, sans pour autant faire varier sensiblement la surface utile des ailettes 2, On peut ainsi utiliser le tube aplati pour construire dés échangeurs thermiques moins encombrants que les échangeurs construits avec des tubes à ailettes cylindriques. Les ailettes 2 2 étant d'une-seule piècei avec le tube, le transfert des calories- entre l'extéri@ur et l'intérieur du tube s'effectue avec un bon rendement. On remarque enfin que la diminution de la section interne du tube aboutit à une augmentation de la pression du fluide qui circule à l'intérieur du tube, à débit égal. Le fluide exer- ce donc davantage de frottements sur la. paroi du tube, ce qui améliore les échanges thermiques. En faisant varier le degré d'aplatissement du tube, on peut faire varier sa section interne à volonté. REVENDICATIONS 1. Tube à ailettes, notamment pour un échangeur thermique, constitué par uu tube métallique ovale dont la surface interne est sensiblement lisse et dont la surface externe est munie d'ailettes métalliques, caracterisé en ce que les ailettes sont d'une seule ,iece avec le tube, et non rapportées sur le tube. 2. Procédé is en oeuvre pour fabriquer un tube à ailet tes suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à former des ailettes sur un tube métalliqu@, puis à aplatir en partie ce tube sa@s détéri@rer les ailettes. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les ailettes sont obtenues par repoussage du métal sur la surface externe d'un tube cylindrique. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé -n ce que les ailettes sont obtenues par usinage de la surface exter ne d'un tube cylindrique. 5. Procédé suivant l'une quelc@nque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on recuit le tube cylindrique pour vu d'ailettes avant de l'aplatir. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'@n introduit un mandrin longitudi nal sensiblement plat à l'intérieur du tube avant de l'aplatir, à l'aide d'outils qu; ressent le tube de art et d'autre dudit mandrin plat que l'on extrait ensuite à l'aide d'un extracteur. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6. caractérisé en ce que l'on aplatit le tube entre deux outils dont les parties actives sa-nt unies d'un profil en demi-ovale dans un plan transve@sal par rapport à l'axe du tabe. S. Procédé suivant l'une quelconque des tevendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'on a@latit le @u@e entre deux outils dont les parties actives sont recouvertes d'une matilre telle qu'un caoutchou@ du@, @@e @atière @lastique, un nylon, ou tout autre matériau souple susceptible @@@@e pas eudo@@@@@r les a'let tes. 9. Procédé sulvant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'on aplatit le tube entre deux outils dont les par@ies ac@ives comportent elles-rêtes des ailettes, chaque ailett@ @'@@til étant prévue pour s'@ngage@ @ntr@ deux ailettes de tube et prendre appui sur le tube dans le fond de l'espace compris c@tre les deux ailettes de tube t@@dis que le bord externe de chaque ailette de tube @este @ dista@ce des outils.