Brevet FR2547649A1 — publié le 19841221

Procédé de fabrication de petits tubes profilés pour des échangeurs de chaleur à petits tubes et petits tubes ainsi réalisés ". L'invention concerne un procédé pour la fabrication de petits tubes profilés à section ovale et à entretoise pour des échangeurs de chaleur à petits tubes ainsi que les tubes réalisés. La fabrication de petits tubes profilés 10 est difficile avant tout parce que leurs dimensions sont très petites Le grand diamètre de cette forme ovale est de l'ordre de 4 à 10 mm, le petit diamètre est de l'ordre de 2 à 5 mm Les épaisseurs de paroi se situent dans le domaine du dizième de millimètre et du fait que le produit doit nécessairement résister à la corrosion, il faut utiliser un matériau très élaboré. Jusqu'à présent, on a tenté de réaliser de petits tubes profilés par étirage à partir d'un tube 20 à section circulaire, et pour cela on étire à partir de tubes à section circulaire, deux tubes profilés de la meme manière, qui ont chaque fois sensiblement le contour d'un triangle isocèle à base droite et à branchescourbe et on réunit ces deux tubes par leur base Il s'est avéré que ce procédé de fabrication est complexe et coûteux L'inconvénient à cela réside essentiellement dans le fait que l'on ne peut réaliser que des longueurs limitées de petits tubes; pour les dimensions données ci-dessus pour l'oval, on a des ordres de grandeur de 2 m et lors de l'utilisation des tubes, on a une part importante de reste de coupe Un autre inconvenient est que lors de l'étirage, on ne peut respecter l'épaisseur de paroi des tubes qu'avec de grandes tolérances, car le noyau d'étirage ne peut pas être maintenu avec certitude dans une position 10 centrale Enfin, le produit semi-fini c'est- à-dire le tube à section circulaire étiré est coûteux et on a une usure très importante des outils. Ainsi, la présente invention a pour but de créer un procédé de fabrication de petits tubes 15 profilés du type ci-dessus, assurant une grande précision de mesuresdes petits tubes réalisés et qui soit moins coûteux que les procédés connus. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on profile une bande métallique sans fin, pas à pas (opérationsde profilage) pour aboutir au profil de petits tubes, souhaité, puis on ferme en réunissant les bords dans la direction longitudinale du petit tube. Le procédé selon l'invention offre 25 l'avantage d'être particulièrement économique à mettre en oeuvre et de plus de garantir une très grande précision des mesures des petits tubes profilés ainsi fabriqués L'économie du procédé provient avant tout du fait qu'il permet de réaliser des longueurs indéfinies, 30 que le procédé utilise un produit semi-fini, peu coûteux c'est-à-dire une bande métallique continue, et qu'il n'y a pratiquement aucune usure des outils La precision des mesures provient avant tout du fait que l'on ne change pas l'épaisseur initiale et que par 35 comparaison avec l'étirage, on a une mise en forme qui épargne la matière D'autres avantages du procédé de l'invention résident dans le fait que l'on obtient un meilleur état de surface des petits tubes profilés, et qu'il n'y a aucun encrassage de la matière par de la graisse d'étirage nécessitant un nettoyage ultérieur. Enfin,, le procédé selon l'invention peut très bien s'adapter, car on peut réaliser des petits tubes d'épaisseurs de parois différentes sans modifier les outils. Il est particulièrement avantageux d'appliquer le procédé selon l'invention à des petits tubes à faible section de profil et de très faible épaisseur de paroi Les petits tubes profilés réalisés selon le procédé pour des échangeurs de chaleur à petits tubes 15 doivent avoir une épaisseur de paroi qui est au maximum égale à 0,3 mm. On utilise de préférence-comme produit semi-fini une bande métallique d'épaisseur constante. Cela réduit à un niveau particulièrement bas le coût 20 du produit semifini. Comme matériauxdu produit semi-fini, on utilise de préférence des alliages à base de nickel comme par exemple l'alliage Hastelloy X (marque déposée). Un mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé est caractérisé en ce que, partant de la bande métallique plate, on forme tout d'abord un contour en Z à angle droit, avec des branches libres, longues, puis on munit une ou deux extrémités des bran30 ches libres d'une feuillure de jonction dirigée sensiblement à angle droit, puis on recourbe les deux branches en Z, libres, autour d'un point à la demi- longueur des branches, (sur plus-de 90 ) de façon que la feuillure de jonction s'applique chaque fois contre l'entre35 toise en Z. En outre, il est avantageux que l'ensemble du profilage se fasse par un passage dans une machine de profilage à galets La jonction des feuillures de jonction avec l'entretoise en Z dans la direc5 tion longitudinale du petit tube peut se faire par brasage ou collage; dans le cas de contraintes élevées s'exerçant sur les petits tubes profilés, par exemple dans la suite de l'usinage ou lors de leur mise en oeuvre, il est préférable de réaliser la réunion par soudage notamment par soudage à faisceau d'électrons. Enfin, il est avantageux que l'opération de jonction notamment le soudage par faisceau d'électrons soit intégrée à la machine de profilage 15 par galets, de sorte que la fabrication à partir de la bande de matière, initiale jusqu'aux petits tubes profilés, soudés, terminés, puisse se faire en continu sans interruption. L'invention concerne également les 20 petits tubes profilés réalisés selon le procédé cidessus, un tel tube étant caractérisé en ce que l'extrémité libre de la feuillure de jonction pénètre dans le volume creux formé par le profil en lancette. L'extrémité de la feuillure de jonction qui pénètre 25 dans le volume creux augmente l'échange de chaleur entre le fluide qui circule dans le petit tube profilé et la paroi du petit tube profilé Le procédé selon l'invention n'entre en pratique aucun coût de fabrication plus élevé pour un petit tube profilé de 30 ce type. Selon l'invention, on peut développer le petit tube profilé décrit cidessus en ondulant légèrement l'extrémité libre de la feuillure de jonction qui vient en saillie dans le volume creux Cela 35 permet d'augmenter la turbulence de l'écoulement dans le petit tube profilé et ainsi d'augmenter l'échange de chaleur entre le fluide qui circule et le petit tube profilé. Le procédé selon l'invention ainsi que des exemples de réalisation de petits tubes profilés fabriqués selon le procédé seront décrits à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale à l'échelle 50: 1 d'un petit tube pro10 filé réalisé selon l'invention. la figure 2 est un autre exemple de réalisation d'un petit tube profilé, en coupe en perspective, à l'échelle 50: 1. la figure 3 montre la suite des opé15 rations de profilage de la bande métallique aboutissant à un petit tube profile. Dans la vue en coupe transversale d'un petit tube profilé, représenté à échelle agrandie à la figure 1, la paroi porte la référence 20. 20 Comme cela découle de la figure 1, il s'agit dans cette coupe d'un oval aplati que l'on peut également intitulé forme de lancette Le plus petit rayon intérieur de cette forme ovale ou forme de lancette porte la référence r La paroi extérieure du petit tube profilé 25 de même que son entretoise transversale résultent du pliage d'une bande de tôle en une seule pièce et dont un bord est une feuillure de jonction 21, l'autre bord 22 se terminant par une arête droite A la place de l'arête droite 22 qui se termine, on pourrait éga30 lement choisir pour ce bord une feuillure de jonction courbée vers l'extérieur ou vers l'intérieur comme cela est indiqué par un trait mixte La feuillure de jonction 21 recourbée vers l'intérieur est reliée par une soudure 23 à la section transversale du petit 35 tube Le bord 22 qui se termine à plat est également relié par une soudure à l'endroit désigné par la flèche 24 à l'entretoise transversale ou à la zone transitoire entre l'entretoise transversale et la paroi extérieure du petit tube De façon analogue, on peut relier par soudage à l'entretoise transversale du petit tube profilé, les bords de feuillure recourbés soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur. Le mode de réalisation d'un petit tube profilé représenté à la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 en ce que cette figure montre deux autres possibilités de réalisation de la feuillure de jonction A la place du bord 22 représenté en traits pleins, on peut prévoir la feuillure de jonction recourbée vers l'intérieur comme cela est représenté en traits 15 mixtes, et dont l'extrémité 25 pénètre dans le volume creux formé par le profil en lancette Cette pénétration d'une entretoise de matière dans le volume creux permet d'augmenter le passage de la chaleur L'extrémité 25 de la feuillure de jonction pénètre ainsi comme entretoise droite dans le volume creux En variante à ce mode de réalisation, on peut choisir la réalisation représentée dans le volume creux droit du petit tube en forme de lancette, dont l'extrémité 26 de la feuillure de jonction 21 qui pénètre dans le 25 volume creux est de forme légèrement ondulée Cette forme ondulée se traduit par un écoulement tourbillonnaire dans le petit tube en forme de lancette A la figure 2, on n'a pas représenté les liaisons des jonctions ou les liaisons par soudure aux extrémités des feuil30 lures de jonction Le soudage ou la réunion se fait de façon analogue à ce qui est représenté à la figure 1. Dans la suite des opérations de profilage représentées à la figure 3, on a représenté 35 l'épaisseur de la paroi par une simple ligne pour simplifier la figure Partant d'une bande métallique plane 1 d'épaisseur constante, on effectue les operations de profilage 2 à 11 pour obtenir le contour du petit tube Puis comme cela est indiqué en liaison avec la figure 1, on réunit ou on soude en deux endroits. REVE N DI C A TIONS 1 ) Procédé pour la fabrication de petits tubes profilés à section ovale et à entretoise transversale pour des échangeurs de chaleur à petits tubes, procédé caractérisé en ce qu'on profile une bande métallique sans fin ( 1), pas à pas (opérationsde profilage 2-11) pour aboutir au profil de petits tubes, souhaité, puis on ferme en réunissant les bords ( 21, 22) dans la direction longitudinale 10 du petit tube. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande métallique ( 1) a une épaisseur constante. 3 ) Procédé selon l'une quelconque des 15 revendications 1 et 2, caractérisé en ce que partant de la bande métallique plate ( 1), on forme tout d'abord un contour en Z ( 3) à angle droit, avec des branches libres, longues, puis on munit une ou deux extrémités des branches libres d'une feuillure de jonction ( 5) 20 dirigée sensiblement à angle droit, puis on recourbe les deux branches en Z, libres, autour d'un point à la demi-longueur des branches, (sur plus de 90 ) de façon que la feuillure de jonction s'applique chaque fois contre l'entretoise en Z. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ensemble du profilage se fait par un passage dans une machine de profilage à galets. ) Procédé selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la jonction ( 23, 24) se fait par un soudage à faisceau d'électrons. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur 35 de la bande métallique ( 1) est inférieure à 0,3 mm. 7 1) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bande métallique ( 1) est en un alliage à base de nickel tel que par exemple l'alliage Hastelloy X (marque dépo5 sée). 8 ) Petits tubes profilés réalisés selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que l'extrémité libre ( 25, 26) de la feuillure de jonction ( 21) pénètre 10 dans le volume creux formé par le profil en lancette. 9 ) Petits tubes profilés selon la revendication 8, caractérisés en ce que l'extrémité libre ( 26) de la feuillure de jonction ( 21) qui vient en saillie dans le volume creux est légèrement ondulée.