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La présente invention a trait à une structure de tube . se prêtant partiouliérement au transfert de la chaleur.
Il est fait usage de tubes dans de nombreuses instal- lations, principalement dans le but de transférer de la cha- leurs par exemple dans les radiateurs de véhicules automobi- les, les refroidisseurs d'huile, les éléments échangeurs de chaleur des mécanismes réfrigérateurs, les appareils servant au chauffage des locaux, pour ne citer que quelques applica- tions. Dans certains cas, la chaleur est transférée ou dissi- pée par un liquide contenu dans le tube, de celui-ci à l'atmosphère ambiante; dans d'autres cas, elle est absorbée de l'extérieur par un liquide froid ou évaporant contenu dans le tube .
Cette invention a pour objet une structure de tube perfectionnée servant au transfert de la chaleur et dans laquelle le tube est pourvu d'une ailette échangeuse de cha- leur qui présente dessurfaces qui sont exposées à l'inté- rieur du tube et des surfaces qui sont exposées à l'atmosphère
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ambiante, la dite structure établissant un chemin métallique direct et continu pour le transfert de la chaleur soit de lt intérieur du tube vers l'extérieur,soit de l'extérieur du tube vers l' intérieur. Des tubes établis conformément à l'invention ont été représentés dans le dessin annexé, dans lequel :
Fig. 1 est une vue perspective d'un tronçon de-tube et représente le corps du tube pourvu de son ailette de transfert de chaleur.
Fig. 2 est une coupe illustrant une façon de cintrer le tube.
Fig. 3 est une coupe transversale du tube représenté à la fig. 1.
Fig. 4. est une coupe à plus grande échelle représen- tant les joints établis entre les bords de la bande à tube et de la bande à ailette.
Fig. 5 représente par une coupe semblable à la figure 3 une autre façon de traiter la portion d'ailette située à l'intérieur du tube.
Fig. 6 est une vue en élévation, avec coupe partielle, illustrant une autre forme d' ailette .
Le tube représenté à la. figure 1 possède un corps tubulaire 1 ayant été façonné à partir d'un métal en bande de manière à recevoir une forme creuse en section. Comne représenté à la figure 3, les bords de la bande à tube ont été amenés à des positions très rapprochées l'une de l'autre, d'une façon qui présente une certaine analogie avec la jonc- tion des bords d'un tube abouté par rapprochement. Cette struc.. ture de tube peut être obtenue en faisant mouvoir la bande suivant sa longueur à travers un laminoir à tube qui la cin- ' tre pour lui conférer sa forme tubulaire, de tels laminoirs étant bien connus.
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Une ailette est disposée entre les bords mutuellement opposés de la bande à tube, cette ailette, représentée à la figure 2, étant constituée par une longueur continue de bande de métal à ailette qui possède une forme sensiblement plate ou plane, est disposée. diamétralement et est pourvue d'une portion d'ailette 3 disposée intérieurement et d'une portion d'ailette 4 disposée extérieurement, ces deux por- tiers étant séparées l'une de l'autre par une portion inter- médiaire 5. Le tube à ailette est disposé de façon que les bords opposés de la bande à tube 1 soient en contact avec les faces opposées de la portion intermédiaire 5.
La bande à ailette peut être déroulée d'un paquet ou bobine de bande et amenée à la position voulue pendant que la bande à tube passe longitudinalement à travers le laminoir à tube appro- prié, et c'est ce. que l'on doit entendre ici lorsqu'il est dit que la bande à ailette est cont inue .
Les bords opposés de la bande à tube sont unis aux faces opposées de la portion intermédiaire 5 de la bande à ailette de manière à assurer un joint étanche au fluide , par exemple par soudage. Le soudagepréféré est le soudage par résistance électrique, procédé selon lequel le chauffage des parties métalliques à unir est obtenu par le passage d'un courant électrique à travers ces parties, les faces à unir étant alors pressées l'une contre l'autre. Lorsque les pièces sont soudées de cette manière, elles sont formtement poussées l'une contre l'autre et les portions de bord de la bande à tube peuvent s'encastrer jusqu'à un certain point dans la portion intermédiaire de la. bande à ailette, de sorte que les faces d'union 6 et 7 se présentent en quelque sorte com- me indiqué à la figure 4.
Le mode opératoire adopté pour établir le joint peut varier et les matières dont il est fait usage pour le tube et la bande à ailette peuvent être un
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facteur déterminant. Le soudage autogène peut avantageusement être applique lorsque le corps du tube et la bande à ailette sont faits d'un métal ferreux. L'union du corps du tube et de l'ailette peut toutefois être effectuée par brasage ou par une opération de soudage impliquant l'application d'un métal d'apport, surtout s'il est fait usage d'une soudure de point de fusion élevé dite "soudure dure". Les faces d'union ou de contact des bords de la bande à tube et les surfaces de la bande à ailette peuvent être unies par une brasure au cuivre.
Le brasage au cuivre permet l'application d'une pression considérable et, en raison de la température élevée, les bords. de la. bande à tube peuvent être enfoncés ou encastras gans le métal de la. bande à, ailette, lesfaces d'union apparaisant alors semblables à celles vêpres entres en 6 et 7 à la figure 4. Le tube et l'ailette peuvent être faits d'aluminium, ou d'alliages d'aluminium ou d'un autre métal ou d'autres métaux ou alliages, et ils peivent être faits de différents métaux.
Pour faciliter le recourbement du tube dans le plan de l'ailette, opération qui Peut être nécessaire lorsque le tube est façonné de manière à pouvoir être incorporé à un échangeur de chaleur$ on peut entailler la portion intérieure 3 de la manière représentée on 10, ce qui forme des segments 12. Ceci permet de recourber le tube en disposant l'ailette à l'intérieur de la courbure, comme représenté à la figure 2.
Pour faciliter davantage encore cette opération, on peut fen- dre ou inoiser transversalement la portion externe, comme représente en 11 où l'on voit que les inoisions forment des segments 13 qui pervent se séparer l'un. de l'autre lorsqu'on recourbe le tube , comme représenté à la figure 2. Au lieu. de fendre ou inciser la portion d'ailette extérieure 4, on peut simplement l'affaiblir par des encoches de sorte que lorsqu'on recourbe le tube,le métal voisin de l'encoche se déchire et permet aux segments de se séparer.
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Pour faciliter le transfert de chaleur et établir un état.quelque peu turbulent à l'intérieur du tube, les seg- ments intérieurs alternants peuvent être pliés, dans des sens alternativement opposés, comme représenté à la figure 5. De plus, la portion d'ailette extérieure 4 peut elle-même être entaillée de la manière indiquée en 14 à la figure 6, ce qui forme des segments 15. Cette disposition permet de recourber le tube de façon que la portion extérieure 4 se trouve à l'intérieur de la courbure.
En fonctionnement, un liquide chauffé peut être con- duit par le tube et la chaleur peut en être efficacement et rapidement transférée ou dissipée à travers la bande à ailette. Une certaine proportion de la chaleur sera bien entendu transférée à travers la paroi du tube. Le liquide que contient le tube possède un contact adéquat avec la sur- face relativement grande de la portion intérieure 3 et un chemin métallique direct pour transférer la chaleur à la large zone de dissipation de chaleur de la portion extérieure 4. On peut donner au liquide que contient le tube un certain degré de turbulence en pliant les segments 12 de la maniére représentée à la figure 5, pour faciliter davantage encore la conduction et le transfert de chaleur.
De même, de la. chaleur peut être transférée à un liquide frais ou froid contenu dans le tube .
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The present invention relates to a tube structure. particularly suitable for heat transfer.
Tubes are used in many installations, mainly for the purpose of transferring heat, for example in motor vehicle radiators, oil coolers, heat exchanger elements in refrigeration mechanisms, appliances used for space heating, to name but a few applications. In some cases, heat is transferred or dissipated by a liquid in the tube from the tube to the ambient atmosphere; in other cases, it is absorbed from the outside by a cold or evaporating liquid contained in the tube.
This invention relates to an improved tube structure for the transfer of heat in which the tube is provided with a heat exchanging fin which has surfaces which are exposed within the tube and surfaces which are exposed within the tube. are exposed to the atmosphere
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ambient, said structure establishing a direct and continuous metal path for the transfer of heat either from the inside of the tube to the outside or from the outside of the tube to the inside. Tubes produced in accordance with the invention have been shown in the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 is a perspective view of a section of the tube and shows the body of the tube provided with its heat transfer fin.
Fig. 2 is a section illustrating one way of bending the tube.
Fig. 3 is a cross section of the tube shown in FIG. 1.
Fig. 4. is a section on an enlarged scale showing the joints made between the edges of the tube strip and the fin strip.
Fig. 5 shows, in a section similar to FIG. 3, another way of treating the portion of the fin located inside the tube.
Fig. 6 is an elevational view, partially in section, illustrating another form of fin.
The tube shown in. Figure 1 has a tubular body 1 which has been formed from a strip metal so as to receive a hollow shape in section. As shown in Figure 3, the edges of the tube strip have been brought to positions very close to each other, in a manner which bears some analogy to the junction of the edges of a tube. joined by approximation. This tube structure can be obtained by moving the strip along its length through a tube rolling mill which bends it to give it its tubular shape, such rolling mills being well known.
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A fin is disposed between the mutually opposed edges of the tube strip, which fin, shown in Figure 2, being a continuous length of finned metal strip which has a substantially flat or planar shape, is disposed. diametrically and is provided with a fin portion 3 disposed internally and a fin portion 4 disposed externally, these two portals being separated from each other by an intermediate portion 5. The tube fin is arranged so that the opposite edges of the tube strip 1 are in contact with the opposite faces of the intermediate portion 5.
The finned strip can be unwound from a bundle or reel of strip and fed to the desired position as the tube strip passes longitudinally through the appropriate tube rolling mill, and is so. which is to be understood here when it is said that the finned strip is cont inue.
The opposite edges of the tube strip are united with the opposite faces of the intermediate portion 5 of the fin strip so as to provide a fluid-tight seal, for example by welding. The preferred welding is electrical resistance welding, a process according to which the heating of the metal parts to be joined is obtained by the passage of an electric current through these parts, the faces to be joined being then pressed against each other. When the parts are welded in this way, they are firmly pushed against each other and the edge portions of the tube strip may engage to some extent in the intermediate portion of the. finned strip, so that the union faces 6 and 7 appear as shown in figure 4.
The procedure adopted to establish the seal may vary and the materials used for the tube and the finned strip may be a
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determinant. Autogenous welding can advantageously be applied when the body of the tube and the fin strip are made of a ferrous metal. The union of the tube body and the fin can, however, be effected by brazing or by a welding operation involving the application of a filler metal, especially if a point welding is used. high fusion known as "hard welding". The joining or contact faces of the edges of the tube strip and the surfaces of the fin strip can be joined by copper solder.
Copper brazing allows the application of considerable pressure and, due to the high temperature, the edges. of the. tube band can be pressed in or recessed in the metal of the. strip, fin, the union faces then appearing similar to those vespers entered at 6 and 7 in Figure 4. The tube and fin can be made of aluminum, or aluminum alloys or another metal or other metals or alloys, and they can be made of different metals.
To facilitate the bending of the tube in the plane of the fin, an operation which may be necessary when the tube is shaped so as to be able to be incorporated into a heat exchanger $ the inner portion 3 can be cut as shown on 10, which forms segments 12. This allows the tube to be curved by placing the fin inside the curvature, as shown in FIG. 2.
To further facilitate this operation, the outer portion can be split or crosswise, as shown at 11 where it can be seen that the inoisions form segments 13 which may separate one another. on the other when bending the tube, as shown in Figure 2. Instead. to split or incise the outer fin portion 4, it can simply be weakened by notches so that when the tube is bent, the metal adjacent to the notch tears and allows the segments to separate.
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To facilitate heat transfer and establish a somewhat turbulent state inside the tube, the alternating interior segments may be bent, in alternately opposite directions, as shown in Figure 5. In addition, the portion d 'outer fin 4 may itself be notched in the manner indicated at 14 in Figure 6, which forms segments 15. This arrangement allows the tube to be bent so that the outer portion 4 is inside the tube. curvature.
In operation, a heated liquid can be conducted through the tube and the heat therefrom can be efficiently and rapidly transferred or dissipated through the finned strip. A certain proportion of the heat will of course be transferred through the wall of the tube. The liquid in the tube has adequate contact with the relatively large surface area of the inner portion 3 and a direct metal path for transferring heat to the large heat dissipation area of the outer portion 4. The liquid can be given that the tube contains some degree of turbulence by bending segments 12 as shown in Figure 5, to further facilitate conduction and heat transfer.
Likewise, from the. heat can be transferred to cool or cold liquid in the tube.