Brevet FR2517044A1 — publié le 19830527

251704-4 Tube de transmission de chaleur à indicateur de fuites La présente invention concerne un tube composite ou d'assemblage, en particulier un tube de transmission de chaleur, se composant d'un tube intérieur ondulé en hélice et d'un tube extérieur comportant des ailettes qui entourent en spirale sa surface extérieure et lui sont intégrées, les deux tubes se touchant le long d'une hélice et un espace libre qui décrit une spirale se trouvant entre le tube intérieur et le tube extérieur. Un tel tube composite a déjà été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 913 009 Le tube qui est décrit dans ce brevet ne possède toutefois qu'une capacité insuffisante de transmission de chaleur, car la liaison entre le tube ondulé intérieur et le tube à ailettes extérieur se limite à un contact circulaire linéaire en forme d'hélice En cas de différences de température entre le tube intérieur et le tube extérieur, il apparaît le risque que des fuites se produisent du premier dans le second, si bien que la transmission de chaleur s'en ressent Il n'est pas suggéré, dans ce brevet, d'utiliser ce tube comme tube indicateur de fuites, et de le raccorder à un dispositif indicateur de fuites. L'objectif de l'invention est de procurer un tube de transmission de chaleur du type précité, qui garantisse une bonne transmission de chaleur même en cas d'existence de différences de température entre le tube intérieur et le tube extérieur, et qui permette la détection d'une fuite dans le cas o il se produit une fuite du tube intérieur et/ou du tube extérieur. Cet objectif est atteint, selon l'invention, grâce au fait que le tube extérieur présente sur sa surface -intérieure une ondulation qui décrit une hélice, les ailettes du tube extérieur se trouvent radialement audessus des creux formés par l'ondulation intérieure du tube extérieur, les crêtes extérieures de l'ondulation du tube intérieur ondulé se trouvent au droit des creux formés par l'ondulation intérieure du tube extérieur, la hauteur des crêtes de l'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur ondulé est plus petite que la hauteur des creux formés par l'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur à ailettes, les creux formés par l'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur ondulé se trouvent radialement au-dessus des points o se situent les crêtes formées par l'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur à ailettes, et les creux d'ondulation mentionnés en dernier lieu touchent les crêtes d'ondulation sur une large étendue qui décrit une hélice. On obtient de ce fait un tube qui, par suite du contact intime entre le tube intérieur et le tube extérieur, possède une bonne capacité de transmission de chaleur. Si le tube intérieur et le tube extérieur fuient, le fluide qui pénètre dans le petit espace libre décrivant une hélice peut couler vers l'extérieur sur toute la longueur du tube et, de ce fait, indiquer directement la fuite ou bien actionner un dispositif connu d'indication de fuite On évite ainsi que, en cas de fuite du tube extérieur, le fluide en provenant pénètre et-reflue à l'intérieur du tube intérieur. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du tube composite décrit ci-dessus, consistant à enfoncer un tube lisse intérieur dans un tube lisse extérieur qui est plus mou que le tube lisse intérieur et dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre extérieur du tube lisse intérieur, à former par laminage, sur la surface extérieure du tube extérieur, des ailettes en obtenant la matière de ces ailettes par déplacement de la matière formant la paroi du tube vers l'extérieur au moyen d'un processus de laminage, et en mettant en rotation le tube composite par l'intermédiaire des forces de laminage et en faisant progresser en conséquence les ailettes ainsi formées, les ailettes étant formées avec des hauteurs croissantes à partir du tube lisse extérieur par ailleurs non déformé, le tube lisse intérieur prenant appui sur une mandrin de laminage qui se trouve à l'intérieur; après la formation des ailettes extérieures du tube extérieur, les creux d'ondulation du tube extérieur sont refoulés radialement vers l'intérieur par des cylindres presseurs, sans qu'il y ait d'appui sur un mandrin intérieur, l'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur et l'espace libre entre les crêtes d'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur et les creux d'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur se formant ainsi. On s'est aperçu que c'était uniquement par le procédé de formage qui vient d'être décrit qu'il était possible de fabriquer un tube qui possède non seulement l'espace libre nécessaire pour l'indication des fuites, mais aussi le contact intime nécessaire pour une bonne transmission de chaleur entre les deux tubes, ainsi que l'ondulation des surfaces intérieure et extérieure du tube ondulé intérieur, qui sert à améliorer la capacité de transmission de chaleur entre le milieu intérieur et la paroi intérieure du tube composite. L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisé en ce que a) sur le pourtour du tube composite sont prévus au moins deux porte-outils à avance radiale, décalés l'un par rapport à l'autre et disposés dans une tête de laminage fixe, b) les porte-outils comportent chacun un outil de laminage entraîné composé de plusieurs disques de laminage, dont l'axe géométrique est oblique par rapport à l'axe du tube, c) les disques de laminage ont un diamètre croissant, d) dans au moins un porte-outil, un cylindre presseur, dont le diamètre est plus grand que celui du dernier disque de laminage, fait suite à l'outil de laminage, et e) le mandrin de laminage se termine au niveau des derniers disques de laminage respectifs des outils de laminage. Il est recommandé que le cylindre presseur ait une épaisseur plus petite, en particulier inférieure de jusqu'à %, que le dernier disque de laminage Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, il est prévu trois porte-outils décalés de 1200 Il est alors avantageux de disposer un cylindre presseur dans chaque porte-outil, de telle sorte que les cylindres presseurs présentent des diamètres croissants successifs. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen des exemples de réalisation suivants et des dessins ci-joints, sur lesquels: La Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube composite selon l'invention, et La Figure 2 représente un dispositif de fabrication 1 o de ce tube composite. Comme le montre la Figure 1, un tube composite 1 selon l'invention se compose d'un tube ondulé intérieur 2 et d'un tube extérieur 3 qui présente sur sa surface extérieure des nervures ou ailettes 4 décrivant une hélice, et sur sa surface intérieure une ondulation interne Cette ondulation interne forme des creux 3 1 et des crêtes 3 2, et elle a pour mesure W 3. De même, l'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur 2 est caractérisée par des creux d'ondulation 2 1 et des crêtes d'ondulation 2 2 (mesure W 2). Au droit des creux d'ondulation 3 1 de l'ondulation interne du tube 3 se trouvent dans le sens radial vers l'extérieur les ailettes 4 du tube 3 et dans le sens radial vers l'intérieur les crêtes d'ondulation extérieures 2 2 du tube ondulé intérieur 2. La hauteur des crêtes d'ondulation 2 2 est plus petite que la hauteur des creux d'ondulation 3 1, si bien qu'il est formé entre les tubes 2 et 3 un espace vide 5 décrivant une ligne en forme d'hélice, de dimension (w 3 - W 2), car en même temps les creux d'ondulation 2 1 du tube intérieur 2 et les crêtes d'ondulation 3 2 du tube extérieur 3 se trouvent en contact étroit A l'espace vide 5 peut être raccordé un dispositif indicateur de fuites (non représenté) La dimension de l'ondulation interne du tube ondulé intérieur 2 est désignée par le repère w I. La fabrication du tube composite 1 selon l'invention se fait au moyen du dispositif qui est représenté sur la Figure 2. Dans le dispositif représenté sur la Figure 2, un outil de laminage 6 et un cylindre presseur 7 sont intégrés dans un porte-outil désigné par le repère numérique 8 (un seul porte-outil 8 est représenté ici) Il y a en tout trois porte-outils 8, décalés respectivement de 120 , sur le pourtour du tube composite 1 Les porte-outils 8 sont mobiles dans le sens radial On pourrait utiliser également, par exemple, quatre porte-outils 8 ou davantage Les porte-outils 8 sont, de leur côté, disposés dans une tête de laminage fixe (non représentée). on enfonce un tube lisse intérieur 2 ' dans un tube lisse extérieur 3 ' Les deux tubes 2 ' et 3 ' progressent dans le sens de la flèche et sont mis en rotation par des outils de laminage entraînés 6 disposés sur leur pourtour, dont l'axe géométrique est oblique par rapport à l'axe des tubes. Les outils de laminage 6 se composent, d'une manière connue en soi, de disques de laminage 9 disposés côte à côte, dont le diamètre va en augmentant dans le sens de la flèche Les outils de laminage 6 qui sont disposés au centre forment, d'une manière connue, les ailettes 4 à partir de la paroi du tube lisse extérieur 3 ', le tube lisse intérieur 2 ' étant soutenu par un mandrin de laminage 10 Ce mandrin de laminage 10 se termine au niveau des derniers disques de laminage respectifs 9 ' des outils de laminage 6 Lors du processus de laminage, il se produit tout d'abord une réduction de diamètre dans une zone antérieure (zone d'introduction) Dans la zone de laminage final, se forment ensuite par laminage les ailettes 4 décrivant une hélice A chaque outil de laminage 6 est associé un cylindre presseur 7, dont l'épaisseur est prévue plus petite et dont le diamètre est prévu plus grand que les dimensions correspondantes des derniers disques de laminage respectifs 9 ' de l'outil de laminage 6 Cela permet de donner au tube 35.composite 1 l'ondulation qui a déjà été décrite La partie du mandrin de laminage 10, de diamètre différent, qui est représentée sur la Figure 2, sert alors uniquement au guidage du tube composite 1, et n'est pas nécessaire à la réalisation de l'ondulation. Exemple: à partir d'un tube lisse extérieur 3 ' en cuivre exempt d'oxygène, ayant un diamètre extérieur de 17,8 mm et une épaisseur de paroi de 1,8 mm, et d'un tube lisse intérieur 2 ' également en cuivre exempt d'oxygène, ayant un diamètre extérieur de 12,5 mm et une épaisseur de paroi de 0,5 mm, on a fabriqué, à l'aide d'un dispositif selon la Figure 2, un tube composite 1 ayant les dimensions indiquées dans le tableau ci-dessous Le diamètre des disques de laminage utilisés ( 9) était alors de 60 mm environ, les cylindres presseurs 7 avaient des diamètres croissants successifs de 61,6, 61,8 et 62,0 mm, le mandrin de laminage 10 avait un diamètre de 11,4 mm, et les outils de laminage 6, mobiles dans le sens radial, étaient entraînés à une vitesse de rotation d'environ 150 à 200 tours par minute et avec une vitesse de rotation finale multipliée par un facteur sensiblement égal à 3. TABLEAU mm Pas des ailettes t 2,2 R 22 Diamètre des ailettes d R 21,1 Diamètre du tube central d E 13,0 Diamètre intérieur d 10,5 Hauteur des ailettes h R 4,05 Ondulation interne du tube extérieur: W 3 0,3 0,35 Ondulation externe du tube intérieur: W 2 0,2 Ondulation interne du tube intérieur W 1 0,1 0,2 En vertu de la bonne liaison entre le tube ondulé intérieur 2 et le tube à ailettes extérieur 3, les tubes composites 1 ainsi fabriqués faisaient preuve d'une bonne capacité de transmission de chaleur En même temps, les espaces vides 5 ménagés entre le tube intérieur 2 et le tube extérieur 3 remplissaient bien leur rÈle d'indication des fuites. REVENDICATIONS 1 Tube composite ( 1), en particulier tube de transmission de chaleur, se composant: d'un tube intérieur ( 2) ondulé en hélice, et d'un tube extérieur ( 3) comportant des ailettes 14) qui entourent en spirale sa surface extérieure et lui sont intégrées, les deux tubes ( 2, 3) se touchant le long d'une hélice, et un espace libre ( 5) qui décrit une spirale se trouvant entre le tube intérieur ( 2) et le tube extérieur ( 3) , caractérisé en ce que: a) le tube extérieur ( 3) présente sur sa surface intérieure une ondulation qui décrit une hélice, b) les ailettes ( 4) du tube extérieur ( 3) se trouvent radialement au-dessus des creux ( 3 1) formés par l'ondulation interne du tube extérieur ( 3), c) les crêtes extérieures ( 2 2) de l'ondulation du tube intérieur ondulé ( 2) se trouvent au droit des creux ( 3 1) formés par l'ondulation interne du tube extérieur ( 3), d) la hauteur des crêtes ( 2 2) de l'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur ondulé ( 2) est plus petite que la hauteur des creux ( 3 1) formés par l'ondulation de la surface interne du tube extérieur à ailettes ( 3), e) les creux ( 2 1) formés par l'ondulation de la surface extérieure du tube intérieur ondulé ( 2) se trouvent radialement au-dessus des points o se situent les crêtes ( 3 2) formées par l'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur à ailettes ( 3), et f) les creux d'ondulation ( 2 1) mentionnés en e) touchent les crêtes d'ondulation ( 3 2) sur une large étendue qui décrit une hélice. 2 Tube composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace libre ( 5) est raccordé à un dispositif indicateur de fuites. 3 Tube composite selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance entre les crêtes d'ondulation ( 2 2) de la surface extérieure du tube intérieur ( 2) et les creux d'ondulation ( 3 1) de la surface intérieure du tube à ailettes extérieur ( 3) est de 0,05 à 0,5 mm. 4 Tube composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le nombre et le pas des ailettes du tube extérieur ( 3) correspondent aux ondulations du tube intérieur ( 2). Procédé de fabrication du tube composite ( 1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par les opérations successives suivantes: a) on enfonce un tube lisse intérieur ( 2 ') dans un tube lisse extérieur ( 3 ') qui est plus mou que le tube lisse intérieur ( 2 ') et dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre extérieur du tube lisse intérieur ( 2 '), b) sur la surface extérieure du tube extérieur ( 3 '), on forme par laminage des ailettes ( 4) en obtenant la matière des ailettes par déplacement de la matière de la paroi du tube vers l'extérieur au moyen d'un processus de laminage et en mettant en rotation le tube composite ( 1) par l'intermédiaire des forces de laminage et en-faisant progresser en conséquence les ailettes ( 4) ainsi formées, les ailettes ( 4) étant formées avec des hauteurs croissantes à partir du tube lisse extérieur ( 3 ') par ailleurs non déformé, - c) le tube lisse intérieur ( 2 ') prend appui sur un mandrin de laminage ( 10) qui se trouve à l'intérieur, d) après la formation des ailettes extérieures ( 4) du tube extérieur ( 3), les creux d'ondulation du tube extérieur ( 3) sont refoulés radialement vers l'intérieur par des cylindres presseurs ( 7) sans qu'il y ait d'appui sur un mandrin intérieur, e) l'ondulation de la surface intérieure du tube extérieur ( 3) et l'espace libre ( 5) entre les crêtes d'ondulation ( 2 2) de la surface extérieure du tube intérieur ( 2) et les creux d'ondulation ( 3 1) de la surface intérieure du tube extérieur ( 3) se formant ainsi. 17-044 6 Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que: a) sur le pourtour du tube composite ( 1) sont prévus au moins deux porte-outils ( 8) à avance radiale, décalés l'un par rapport à l'autre et disposés dans une tête de laminage fixe, b) les porte-outils ( 8) comportent chacun un outil de laminage ( 6) entraîné, composé de plusieurs disques de laminage ( 9) dont l'axe géométrique est oblique par rapport à l'axe du tube, c) les disques de laminage ( 9) ont un diamètre croissant, d) dans au moins un porte-outil ( 8), un cylindre presseur ( 7), dont le diamètre est plus grand que celui du dernier disque de laminage ( 9 ') fait suite à l'outil de laminage ( 6), et e) le mandrin de laminage ( 10) se termine au niveau des derniers disques de laminage respectifs des outils de laminage ( 6). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le cylindre presseur associé ( 7) a une épaisseur plus petite que le dernier disque de laminage ( 9 '). 8 Dispositif selon la revendication 7,-caractérisé en ce que le cylindre presseur ( 7) a une épaisseur inférieure de 30 % au maximum à celle du dernier disque de laminage ( 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu trois porte-outils ( 8) décalés de 1200 l'un par rapport à l'autre. 10 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'îl est prévu un cylindre presseur ( 7) dans chaque porte-outil ( 8). 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les cylindres presseurs ( 7) ont des diamètres successifs croissants.