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L'invention se rapporte aux échangeurs de chaleur constitués par un ou plusieurs tubes faits en métal étiré sur lesquels sont en- filées et fixées des lames ou ailettes faites d'un métal laminé, particulièrement de fer ou d'acier, s'appuyant les unes sur les au- tres par des surfaces jointives ou d'appui, normales à l'axe des tu- bes qui les portent, et principalement destinées à maintenir leur espacement régulier.
Ces lames de fer ou d'acier doivent, en raison de la conducti- bilité relativement faible du métal, présenter une épaisseur assez forte pour assurer une conduction suffisante de la chaleur; cette épaisseur correspond à un poids qui dépasse la résistance à la flexion des tubes, auxquels il est intéressant d'assigner un diamè- tre aussi faible que possible, et ce poids suffirait à provoquer la déformation de l'appareil, qui tendrait à se courber sous l'ac- tion de la pesanteur ou de tout autre effort extérieur. Le diamè- tre des tubes doit en -effet être suffisamment petit pour laisser subsister entre les ailettes des passages d'air suffisants, malgré le peu de développement que peuvent avoir celles-ci en raison de la faible conductibilité du métal employé.
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Les'lames sont façonnées suivant Fig. 1,2,3,4,5, ou suivant @ tout autre profil similaire ayant -,pour caractéristiques de présenter Perfectionnements aux échangeurs de chaleur.
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des plis, saillies ou bossages emboutis normalement à leur plan et constituant des points ou des surfaces d'appui des lames les unes contre les autres.
Suivant Fig. 1, les lames a, enfilées sur le tube b sont mu- nies de deux bords e repliés nettement à angle.droit. -
Suivant Fig. 2, les deux bords c à angle droit de la lame a forment un angle arrondi d sur la face extérieure duquel le bord c de la lame a contigue vient s'appuyer en produisant l'imbrication des lames entre elles.
Suivant Fig. 3, le profil reste à peu prés identique à celui' des Fig. 1 et 2, sauf que les bords libres e des lames a viennent s' encastrer dans un emboutissage e légèrement concave que porte le dos de la lame voisine.
Ces plis ou bords extérieurs peuvent être pleins, dentelés ou perforés.
Suivant les Fig. 4, 5, 6, les plis extérieurs des lames a sont remplacés par des bossages f emboutis dans l'axe médian des tubes b et constituant des surfaces d'appui des lames les unes contre les autres. La Fig. 4 représente une coupe de ces bossages suivant la ligne IV-IV de la Fig. 5 qui représente une lame vue à plat tandis que la Fig. 6 est une coupe verticale suivant la ligne VI-VI de la Fig. 5,
L'invention a pour objet d'obtenir la rigidité en même temps qu' une augmentation de rendement de ces appareils, par deux moyens dont les effets s'ajoutent l'un à l'autre au point de vue de la rigidité, et dont le second contribue à augmenter le rendement thermique par unité de surface et de poids de métal employé.
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###.- ,,''':,''o.$;:$-t ;.5>,;<à+mJoe ..'1' :o yTlr..i .l.c .... .'aà ï '' 7i sion des lames les unes contre les autres par l'intermédiaire de leurs surfaces d'appui, dans la mesure voulue pour que tout l'assem- blage constitue une sorte de poutre armée indéformable sous l'action de la pesanteur ou d'efforts extérieurs.
Le second moyen consiste à réduire le poids de l'ensemble, et
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conséquemment à diminuer sa tendance à la flexion, en donnant 1' épaisseur des lames le profil le plus avantageux à la conduction de la chaleur, par kilogramme de métal employé.
En vue d'obtenir la rigidité des appareils, on conçoit qu'en pratiquant, par'un moyen quelconque, une compression énergique des lames les unes sur les autres par l'intermédiaire de leurs sur- faces d'appui, l'adhérence obtenue d'une lame à l'autre suffit à faire de tout l'assemblage un monobloc qui se comportera, à la fle- xion, à l'instar d'une poutre armée ; c'est ce que l'expérience con- très firme/complètement: un appareil composé de lames jointives par leurs bords, simplement juxtaposées les unes aux autres sur les tu- bes, fléchit très notablement sous la charge de la surface d'échange nécessaire; le même appareil, repris après une compression suffi- sante des lames dans le sens axial des tubes, devient pratiquement indéformable dans les mêmes conditions de charge et de portée.
La compression mécanique des lames, qui sont elles-mêmes con- formées en vue de ce résultat',, peut être obtenue par deux procédés différents, dont le choix est déterminé par le mode de fixation des lames sur les tubes.
Cette fixation des lames sur les tubes peut se faire:
1 / Par sertissage en appliquant à l'intérieur du tube une pres- sion hydrostatique sùffisante pour obtenir le contact intime entre la paroi extérieure du tube et l'intérieur de l'ouverture pratiquée dans la lame, percée très approximativement au même diamètre;
2 / Par dépôt d'un métal intercalaire, à l'aide des procédés connus, soit par soudure, étamage, galvanisation, ou autres procédés similaires.
Lorsque la fixation des lames sur les tubes est obtenue par 1' action d'une pression hydrostatique à l'intérieur des tubes, la compression de l'assemblage est réalisée, dès que la fixation des ailettes est obtenue, en poussant la pression intérieure au delà de la pression de sertissage,'pour produire, par un gonflement du tube dans les parties de celui-ci restées'libres, un raccourcissement du
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dit tube assurant un serrage énergique des ailettes les unes contre les autres par leurs surfaces d'appui.
Lorsque les lames doivent être fixées aux tubes par l'apport d'un métal intercalaire, soudure, galvanisation, etc., les lames sont auparavant comprimées les unes sur les autres par un serrage mécanique extérieur obtenu, soit à la presse, soit à l'aide de ti- raits ancrés à des plaques d'extrémité coulissant sur les tubes ; dès que ce serrage est obtenu, il suffit de le rendre définitif en fi- xant à demeure sur le tube, à chaque extrémité de l'assemblage, la dernière lame ou plaque extérieure comprimée, avant de supprimer l'action de la compression mécanique; cette fixation peut se faire indifféremment par soudure autogène extérieure, mandrinage intérieur, ou tout autre moyen.
On procède ensuite à la soudure de la garniture de lames aux tubes par l'un ou l'autre des procédés connus qui a été adopté.
Ainsi que dit ci-dessus, les appareils auront d'autant, moins de tendance à se déformer sous l'action de la pesanteur, que leur poids total sera moins élevé par unité de longueur.. Cette condi- tion est réalisée en diminuant progressivement l'épaisseur des la- mes, en partant de leur plan'de fixation aux tubes jusqu'à leurs bords extérieurs, dans la mesure proportionnelle à la quantité dé- croissante de chaleur qu'elles doivent conduire jusqu'à la périphé- rie, normalement au courant d'air qui traverse l'appareil.
Les Fig. 7 et 8 représentent à titre d'exemple une fraction d' un appareil comportant deux tubes, la Fig. 7 étant une coupe trans- versale entre deux ailettes et la Fig. 8 une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la Fig. 7. On voit que cette disposition a pour résul- tat de fabriquer les lames hors de bandes métalliques dont la sec- tion transversale est approximativement bi-trapézoidale, et dont les quatre faces peuvent être tout-à-fait rectilignes (Fig. 8). La Fig.
9 indique en une vue analogue à la Fig. 8 que les faces des lames peuvent affecter un profil légèrement curviligne.
On réalise ainsi, pour des lames ou ailettes faites de métal
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laminé et dont la forme est carrée ou rectangulaire, la condition - d'épaisseurs décroissantes du centre à la périphérie que présentent les ailettes venues de fonte de fer sur les appareils de fabrication connue. Le profil adopté ici présente d'autre part cette particula- rité que dans le plan de leurs attaches aux tubes, c'est-à-dire dans le sens de la traversée'de l'air, la conduction de la chaleur est maxima sur toute la hauteur axiale w, x,y,z, de la lame (Fig. 7 et 8), pour être ensuite distribuée vers la périphérie de chaque lame, dans le sens normal à la direction des tubes.
Cette particularité correspond à un accroissement de rendement par unité de surface et de poids des dites lames fixées sur des tubes cylindriques dont le diamètre est faible relativement à la surface de chauffe .des lames d'échange qu'ils portent.
Enfin, la réduction d'épaisseur des lames vers leurs bords extérieurs a pour avantage de faciliter la confection de ces bords repliés mécaniquement.
En Résumé, l'invention concerne :
1.- Un procédé de fabrication d'échangeurs de chaleur au moyen de tubes étirés sur lesquels sont enfilées et fixées des ailettes laminées, particulièrement en fer ou en acier, caractérisé en ce que les ailettes sont fortement comprimées les unes contre les au- tres à l'aide de bords ou de surfaces d'appui convenablement disposés, dans le but de donner à l'ensemble une rigidité suffisante pour qu'il ne se déforme pas sous le poids des ailettes.
2.- Un procédé selon-1, dans lequel la fixation des ailettes se fait par l'action d'une pression hydrostatique à l'intérieur du ou des tubes, caractérisé en ce que dès que la fixation des ailettes est obtenue, la pression intérieure est poussée au-delà de la pres- sion de sertissage et produit, par un gonflement du tube dans les parties de celui-ci restées libres, un raccourcissement du dit tube assurant un serrage énergique des ailettes les unes contre les au- tres par leurs.surfaces d'appui.
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The invention relates to heat exchangers consisting of one or more tubes made of drawn metal on which are threaded and fixed blades or fins made of a rolled metal, particularly iron or steel, resting on them. one on the other by contiguous or bearing surfaces, normal to the axis of the tubes which carry them, and mainly intended to maintain their regular spacing.
These sheets of iron or steel must, owing to the relatively low conductivity of the metal, be of sufficient thickness to ensure sufficient conduction of heat; this thickness corresponds to a weight which exceeds the bending resistance of the tubes, to which it is advantageous to assign a diameter as small as possible, and this weight would be sufficient to cause the deformation of the apparatus, which would tend to bend under the action of gravity or any other external force. The diameter of the tubes must in fact be small enough to leave sufficient air passages between the fins, despite the little development that the latter may have due to the low conductivity of the metal employed.
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The blades are shaped according to Fig. 1,2,3,4,5, or following @ any other similar profile having -, the characteristics of presenting improvements to heat exchangers.
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folds, projections or bosses stamped normally in their plane and constituting points or bearing surfaces of the blades against each other.
According to Fig. 1, the blades a, threaded on the tube b are provided with two edges e folded back clearly at a right angle. -
According to Fig. 2, the two edges c at right angles to the blade a form a rounded angle d on the outer face of which the edge c of the contiguous blade a comes to rest, producing the interlocking of the blades between them.
According to Fig. 3, the profile remains roughly identical to that of Figs. 1 and 2, except that the free edges e of the blades a come to fit into a slightly concave stamping e that the back of the neighboring blade carries.
These folds or outer edges can be solid, serrated or perforated.
According to Figs. 4, 5, 6, the outer folds of the blades a are replaced by bosses f stamped in the median axis of the tubes b and constituting bearing surfaces of the blades against each other. Fig. 4 shows a section of these bosses along the line IV-IV of FIG. 5 which shows a blade seen flat while FIG. 6 is a vertical section taken along the line VI-VI of FIG. 5,
The object of the invention is to obtain the rigidity at the same time as an increase in the efficiency of these devices, by two means, the effects of which add to each other from the point of view of rigidity, and of which the second contributes to increasing the thermal efficiency per unit of area and weight of metal employed.
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### .- ,, '' ':,' 'o. $;: $ - t; .5>,; <to + mJoe ..' 1 ': o yTlr..i .lc ..... 'aà ï' '7i sion of the slats against each other by means of their bearing surfaces, to the extent required so that the whole assembly constitutes a kind of reinforced beam that cannot be deformed under the action of the gravity or external forces.
The second way is to reduce the weight of the whole, and
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consequently to decrease its tendency to bending, giving the thickness of the blades the most advantageous profile for heat conduction, per kilogram of metal employed.
In order to obtain the rigidity of the devices, it is understood that by practicing, by any means whatsoever, an energetic compression of the blades on one another via their bearing surfaces, the adhesion obtained from one strip to another is enough to make the whole assembly a single piece which will behave, when flexed, like a reinforced beam; this is what experience confirms / completely: an apparatus made up of blades joined at their edges, simply juxtaposed to each other on the tubes, flexes very notably under the load of the necessary exchange surface. ; the same device, taken up after sufficient compression of the blades in the axial direction of the tubes, becomes practically undeformable under the same load and span conditions.
The mechanical compression of the blades, which are themselves shaped for this purpose, can be obtained by two different methods, the choice of which is determined by the method of fixing the blades to the tubes.
This fixing of the blades on the tubes can be done:
1 / By crimping, applying to the inside of the tube a sufficient hydrostatic pressure to obtain intimate contact between the outside wall of the tube and the inside of the opening made in the blade, drilled very approximately to the same diameter;
2 / By depositing an intermediate metal, using known processes, either by welding, tinning, galvanizing, or other similar processes.
When the fixing of the blades on the tubes is obtained by the action of a hydrostatic pressure inside the tubes, the compression of the assembly is achieved, as soon as the fixing of the fins is obtained, by pushing the pressure inside the tubes. beyond the crimping pressure, 'to produce, by swelling of the tube in the parts thereof which have remained free, a shortening of the
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said tube ensuring energetic clamping of the fins against each other by their bearing surfaces.
When the blades must be fixed to the tubes by the addition of an intermediate metal, welding, galvanizing, etc., the blades are first compressed on each other by an external mechanical clamping obtained, either with the press or with the using ties anchored to end plates sliding on the tubes; as soon as this tightening is obtained, it suffices to make it definitive by fixing permanently on the tube, at each end of the assembly, the last compressed outer strip or plate, before removing the action of mechanical compression; this fixing can be done without distinction by external autogenous welding, internal spindle, or any other means.
The strip lining is then welded to the tubes by one or other of the known methods which has been adopted.
As stated above, the less tendency of devices to deform under the action of gravity, the less their total weight per unit of length. This condition is achieved by gradually decreasing the thickness of the strips, starting from their plane of attachment to the tubes to their outer edges, to the extent proportional to the decreasing quantity of heat which they must conduct to the periphery, normally to the air stream passing through the device.
Figs. 7 and 8 show by way of example a fraction of an apparatus comprising two tubes, FIG. 7 being a cross section between two fins and FIG. 8 is a section taken along the line VIII-VIII of FIG. 7. It can be seen that the result of this arrangement is to manufacture the slats out of metal bands whose cross section is approximately bi-trapezoidal, and whose four faces may be completely rectilinear (Fig. 8). . Fig.
9 indicates in a view similar to FIG. 8 that the faces of the blades may affect a slightly curvilinear profile.
This is how, for blades or fins made of metal
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laminated and the shape of which is square or rectangular, the condition - of decreasing thicknesses from the center to the periphery presented by the fins from cast iron on devices of known manufacture. The profile adopted here also has the peculiarity that in the plane of their attachments to the tubes, that is to say in the direction of the passage of the air, the conduction of heat is maxima on the entire axial height w, x, y, z, of the blade (Fig. 7 and 8), to then be distributed towards the periphery of each blade, in the direction normal to the direction of the tubes.
This feature corresponds to an increase in efficiency per unit area and weight of said blades fixed to cylindrical tubes whose diameter is small relative to the heating surface .des exchange blades they carry.
Finally, the reduction in thickness of the blades towards their outer edges has the advantage of facilitating the making of these mechanically folded edges.
In summary, the invention relates to:
1.- A method of manufacturing heat exchangers by means of drawn tubes on which are threaded and fixed laminated fins, particularly of iron or steel, characterized in that the fins are strongly compressed against each other using suitably arranged edges or bearing surfaces, with the aim of giving the assembly sufficient rigidity so that it does not deform under the weight of the fins.
2.- A method according to-1, in which the fixing of the fins is effected by the action of hydrostatic pressure inside the tube (s), characterized in that as soon as the fixing of the fins is obtained, the pressure internal pressure is pushed beyond the crimping pressure and produces, by swelling of the tube in the parts of the latter which have remained free, a shortening of said tube ensuring an energetic clamping of the fins against each other by their.surfaces.
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