BRPI1000297A2 - tubo de transmissor de calor e processo para sua produção - Google Patents

Abstract

TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR E PROCESSO PARA SUA PRODUçãO. A invenção se refere a um tubo de transmissor de calor com eixo, uma parede com lado externo do tubo e lado interno do tubo, em que na parede do lado interno do tubo são formadas nervuras internas circunferenciais, paralelamente ao eixo ou em forma helicoidal, com ranhura localizada respectivamente entre nervuras internas adjacentes, em que o ângulo de hélice das nervuras internas medido em comparação ao eixo do tubo é menor ou igual a 45<198>, que a área que separa as nervuras internas da parede do tubo em intervalos regulares, unilateral, assimétrica, está deformada substancialmente na direção circunferencial do tubo, em que o material deformado das nervuras internas forma saliências sobre a ranhura, que as saliências se estendem respectivamente sobre uma zona de deformação final, ao longo de uma nervura interna, que a saliência de deformação no interior da zona de deformação se altera continuamente, em que a deformação no meio da zona de deformação é mais acentuada do que nas bordas e que entre a base da ranhura, as laterais das nervuras internas e as saliências formadas se encontram cavidades, que favorecem a formação de bolhas. Um outro objeto da invenção conclui um processo para produção de um tubo de trocador de calor, de acordo com a invenção, com nervuras externas helicoidais, circunferenciais, integrais, sobre o lado externo do tubo.

Description

TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR E PROCESSO PARA SUA PRODUÇÃO

A invenção refere-se a um tubo de transmissão de calor conforme termo genéricoda Reivindicação 1 e um processo para sua produção, conforme termo genérico daReivindicação 6.

Evaporação de substâncias ocorre em muitas áreas da técnica de frio e clima, assimcomo nas áreas de química, processo e energia. Para a evaporação, a substânciaem evaporação necessita calor, que é subtraído de outro meio. Com isto, o outromeio se refrigera ou se condensa. Formas mistas de refrigeração e condensaçãotambém podem ocorrer.

É sabido que, pela estruturação da superfície de transferência de calor pode serintensificada a transferência de calor. Assim, por unidade de superfície detransferência de calor pode ser alcançada maior transmissão de calor do que numasuperfície lisa. Adicionalmente, é possível reduzir a diferença de temperaturatransmissora e, com isto, realizar um processo mais eficiente. No caso de tubosmetálicos de trocadores de calor, a estruturação da superfície de transmissão decalor freqüentemente ocorre pela formação de nervuras ou elementos semelhantesdo material da parede do tubo. Estas nervuras, moldadas de forma integral,possuem adesão (ligação) metálica sólida (firme) com a parede do tubo, podendo,com isto, realizar a transmissão otimizada de calor.

No lado interno dos tubos freqüentemente são utilizadas nervuras paralelas ao eixoou helicoidais, para melhorar as características de transmissão de calor. A aplicaçãode nervuras aumenta a superfície interna do tubo. No caso de nervuras ordenadasde forma helicoidal, também é aumentada a turbulência do fluido que escoa no tuboe, com isto, melhorada a transmissão de calor. Se o fluido dentro do tubo devepassar pelo processo de evaporação, as nervuras internas são equipadas comrecursos adicionais de estrutura, para atuar favoravelmente no processo deevaporação. Com isto, freqüentemente são geradas cavidades ou estruturasrebaixadas (desmolde imperferfeito), já que estas estruturas favorecem o processode formação de bolhas.

Por meio de estruturação da superfície interna de tubos, não só é intensificada atransmissão de calor, mas também aumentada a queda de pressão do meio queescoa dentro do tubo. Este efeito é indesejado, especialmente em processos deevaporação, já que a temperatura de evaporação diminui com a pressão e, assim,todo o processo é menos eficiente.

No impresso JP 59202397 A é sugerido curvar as pontas das nervuras internas detal forma, que seja gerado um canal entre nervuras adjacentes, cuja abertura sejamenor do que sua largura máxima. Versões semelhantes são encontradas naspublicações EP 1 061 318 B1 und JP 05106991 A. Nas duas publicaçõesmencionadas por último, não só a ponta das nervuras internas é deformada, massim, toda a nervura é curvada. Na EP 1 544 563 B1 é sugerido que a ponta danervura seja deformada de tal forma, que as nervuras obtenham secção transversalem forma de T e, com isto, sejam gerados canais rebaixados entre as nervuras.Todas as quatro publicações possuem em comum o fato de que a secçãotransversal e a largura de abertura dos canais rebaixados não se alteram. Assim,numa estrutura desta natureza não existe local que favoreça a criação e separaçãode bolhas.

Para a criação e estabilização de evaporação de bolhas são favoráveis estruturasrebaixadas, cuja forma de secção transversal e largura de abertura se altera. Umaestrutura com largura de abertura variável é descrita como exemplo na publicaçãoJP 05253614 A. O material é deslocado de tal forma pelos flancos das nervurasinternas, que o canal entre as nervuras é fechado parcialmente. Nos pontos abertosdo canal podem escapar bolhas de vapor. O tamanho das aberturas, no entanto,não pode ser bem controlado e o processo de produção não é estável. Assim, estaestrutura não é apropriada para a produção de tubos econômica e estável.

Adicionalmente, a publicação US 4,733,698 descreve uma estrutura na qual édeslocado material simetricamente da área superior da nervura, pelo entalhe radialde ranhuras secundárias. A ranhura primária entre as nervuras é fechada pelomaterial deslocado na área das ranhuras secundárias. Com isto, aparecem secçõesem forma de túnel. Para que com o fechamento da ranhura primária seja deslocadomaterial suficiente, a ranhura secundária deverá ter corte (secção) transversaltrapezoidal demarcado preciso. Devido a demarcação precisa, é originada umaestrutura com arestas pronunciadas que aumentam a queda de pressão do meioescoante de forma indesejável. Na publicação JP 04100633 A é sugerida estruturabastante semelhante. Diferença substancial à publicação US 4,733,698 é oprocesso de produção. Enquanto na US 4,733,698, um tubo é produzido por meiode processo de múltiplas etapas de estiramento e moldagem, na JP 04100633 Ainicialmente é estruturado um dispositivo que posteriormente é moldado em formade tubo e soldado na junta. No outro processo de produção, no entanto, não sãoeliminadas as características desfavoráveis de estrutura.

A tarefa da invenção consiste no fato de prover uma estrutura na superfície internade um tubo que melhora substancialmente a transferência de calor durante aevaporação do fluido escoante no interior do tubo e simultaneamente não aumentaexcessivamente a queda de pressão. Além disso, deverá ser possibilitada aprodução econômica e segura da respectiva estrutura.

A presente invenção se refere a um tubo de transmissor de calor, interpretado pelascaracterísticas da Reivindicação 1, e a um processo para produção de um tubo detransmissor de calor, interpretado pelas características da Reivindicação 6. Asdemais Reivindicações mencionadas anteriormente se referem a formações eextensões vantajosas da invenção.

A invenção compreende um tubo de transmissor de calor, dotado de um eixo, deuma parede com lado externo e lado interno, em que no lado interno da parede dotubo são formadas nervuras internas circunferenciais, paralelamente ao eixo ou emforma helicoidal, com ranhura localizada respectivamente entre nervuras internasadjacentes, em que o ângulo de hélice das nervuras internas medido emcomparação ao eixo do tubo é menor ou igual a 45°, que a área que separa asnervuras internas da parede do tubo em intervalos regulares, unilateral, assimétrica,está deformada substancialmente na direção circunferencial do tubo, em que omaterial deformado das nervuras internas forma saliências sobre a ranhura, que assaliências se estendem respectivamente sobre uma zona de deformação final, aolongo de uma nervura interna, que a saliência de deformação no interior da zona dedeformação se altera continuamente, em que a deformação no meio da zona dedeformação é mais acentuada do que nas bordas e que entre a base da ranhura, aslaterais das nervuras internas e as saliências formadas se encontram cavidades,que favorecem a formação de bolhas.

A invenção, assim, parte do princípio de que, o desempenho da evaporação desubstâncias no lado interno do tubo melhora, especialmente num tubo metálico detransmissor de calor com estrutura integral formada no lado interno do tubo.A substância evaporante e o meio cedente de calor usualmente devem estarseparados entre si por uma parede transmissora de calor. Para esta função,freqüentemente são utilizados tubos metálicos. A substância evaporante pode estarlocalizada sobre o lado externo do tubo, enquanto o meio cedente de calor passa nolado interno do tubo. Alternativamente, a substância evaporante passa no ladointerno do tubo e o meio cedente de calor se encontra no lado externo do tubo. Apresente invenção refere-se ao caso mencionado por último.

Na evaporação do lado interno do tubo, os tubos podem ser ordenados de formahorizontal ou vertical. Adicionalmente, existem casos em que os tubos possueminclinação mínima em relação à horizontal ou vertical. Na técnica de frio geralmentesão empregados evaporadores com tubos horizontais. Por outro lado, na áreaquímica, freqüentemente são utilizados evaporadores verticais de recirculação parao aquecimento de colunas de destilação. A evaporação da substância, assim, ocorreno lado interno de tubos na posição vertical.

Para possibilitar o transporte de calor entre o meio cedente de calor e a substânciaevaporante, a temperatura do meio cedente de calor deve ser maior do que atemperatura da substância evaporante. Esta diferença de temperatura se denominade diferença de temperatura de transmissão (driving temperature difference).Quanto mais elevada a diferença de temperatura de transmissão, tanto mais calorpoderá ser transmitido. Por outro lado, freqüentemente há a preocupação de mantera diferença de temperatura de transmissão baixa, já que isto favorece a eficiênciado processo.

De acordo com a invenção, para aumentar o coeficiente de transferência de calor naevaporação, é intensificado o procedimento de ebulição. A formação de bolhas iniciaem pequenos pontos, que geralmente são pequenas inclusões de gás ou vapor.Assim que a bolha crescente alcançou um determinado tamanho, ela se solta dasuperfície. Se no curso da remoção da bolha, o pequeno ponto inundar com fluido, opequeno ponto é desativado. Assim, a superfície deve ser construída de forma quedurante a remoção da bolha, ainda reste uma pequena bolha, que serve comopequeno ponto para um novo ciclo de formação de bolhas. Isto é alcançado quandose coloca cavidades na superfície, nas quais pode restar uma pequena bolha, apósa remoção da bolha.

Na presente invenção, os espaços vazios que se formam entre a base da ranhura,os lados das nervuras e saliências, representam as cavidades de acordo com ainvenção. As saliências são formadas por deformação de zonas das áreassuperiores das nervuras. A deformação é realizada, de forma que a saliência dedeformação dentro de uma zona se altere continuamente, em que a deformação nomeio da zona deformada seja mais acentuada do que nas bordas da zonadeformada. Com isto, surge um contorno com áreas limitadoras curvadas e semarestas pronunciadas. Um contorno desta natureza é favorável em relação à quedareduzida de pressão, porque o curso do fluido não é redirecionado bruscamente nasarestas, mas o fluido pode escoar ao longo das superfícies limitadoras curvadas.

A principal vantagem consiste no fato de que, a superfície interna de um tubo serprovida de estrutura que aumenta substancialmente a transferência de calor, naevaporação do fluido escoante pelo lado interno do tubo, e simultaneamente nãoaumenta excessivamente a queda de pressão. Além disso, a estrutura pode serproduzida de forma econômica e segura.

Em apresentação preferencial da invenção, o material deformado de uma nervurainterna pode tocar a nervura interna adjacente na direção circunferencial, no meioda zona de deformação. Aqui, a ranhura entre nervuras adjacentes é providaparcialmente de uma tampa. Da ranhura inicialmente aberta, no local é formadauma cavidade aberta em dois lados, paralelamente às nervuras internas, limitadapela base da ranhura, pelos flancos das duas nervuras internas adjacentes e pelatampa. O corte transversal desta cavidade se altera ao longo das nervuras internas,de forma que a cavidade passe afunilada para a ranhura aberta, nas duasextremidades. Entre as duas passagens afuniladas, a cavidade possui um local comcorte transversal mínimo. Neste local, preferivelmente podem ser retidas pequenasbolhas ou inclusões de gás. Estas formam pequenos pontos favoráveis para aformação de bolhas grandes, através das quais é acelerado o processo deevaporação.

Preferivelmente, o material deformado no meio da zona de deformação pode tocar abase da ranhura entre as nervuras internas e a nervura interna adjacente na direçãocircunferencial, em que a ranhura entre nervuras internas adjacentes é fechada. Pormeio do fechamento parcial surgem cavidades afuniladas, que favorecemespecialmente a formação de bolhas. Como nesta forma de apresentação, ascavidades formadas possuem somente uma abertura, o fluido não pode escoarlivremente quando uma bolha se soltou. Assim, são propiciadas condições quefavorecem especialmente pequenas bolhas ou inclusões de gás remanescentes.Estas pequenas bolhas ou inclusões de gás formam pequenos pontos favoráveispara o desenvolvimento de novas bolhas, com pequenas diferenças de temperaturade transmissão.

Em uma forma privilegiada de apresentação, as saliências adjacentes de nervurasinternas não se tocam nem se sobrepõem na direção circunferencial helicoidal. Alagura da zona deformada geralmente é escolhida de forma que entre zonasadjacentes de saliências seja mantida a altura H original da nervura interna. Istofavorece a vorticidade do fluido que escoa através do tubo.

De forma privilegiada, podem ser formadas nervuras externas helicoidaiscircunferenciais integrais no lado externo do tubo. Neste tipo de tubos, com nervurasnos dois lados, a superfície de transmissão de calor é elevada, assim que possa sertransmitido respectivamente mais calor do que numa superfície lisa.Um outro objeto da invenção conclui um processo para produção de um tubo detrocador de calor, de acordo com a invenção, com nervuras externas helicoidais,circunferenciais, integrais, sobre o lado externo do tubo, e no lado interno do tubo seestendem nervuras internas integrais, paralelamente ao eixo ou em forma helicoidal,cuja área de distância da parede do tubo em intervalos regulares, unilateral,assimétrica, é deformada na direção circunferencial do tubo, em que são percorridasas seguintes etapas de procedimento:

a) no lado externo de um tubo liso são formadas nervuras externas em formahelicoidal, em que o material da nervura é obtido pelo deslocamento de materialpara fora da parede do tubo por meio de avanço de laminação, e o tubo nervuradooriginado é deslocado pela força Iaminadora em movimento rotativo, e avançado deacordo com as nervuras formadas, em que as nervuras externas são moldadas comaltura ascendente, a partir do tubo liso ainda não deformado,

b) a parede do tubo é apoiada por um mandril de laminação localizado no tubo,na área em que são formadas as nervuras externas, que está posicionado emmovimento rotativo numa barra do mandril e apresenta ranhuras paralelas ao eixoou helicoidais sobre sua superfície externa do mandril, em que são formadasnervuras internas paralelas ao eixo ou helicoidais,

c) a área das ranhuras internas distante da parede do tubo é deformada por pelomenos um pino não orientável, conectado à jusante ao mandril de laminação, emintervalos regulares, de forma assimétrica, substancialmente na direçãocircunferencial do tubo, em que o material deformado das nervuras internas édeslocado de tal maneira, que forma saliências sobre a ranhura entre duas nervurasinternas adjacentes.

Assim, a invenção parte do princípio de que, é utilizado um dispositivo de laminação,que consiste de η = 3 ou 4 porta-ferramentas, no qual está integrada no mínimo umaferramenta de laminação. O eixo de cada porta-ferramentas procede inclinado aoeixo do tubo. Os porta-ferramentas são ordenados com deslocamento em 3607n aoredor do tubo. Os porta-ferramentas podem ser de forma radial. Os mesmos estãoordenados num suporte (andaime) fixo de laminação. As ferramentas de laminaçãocompreendem diversos cilindros laminadores, ordenados paralelamente, cujodiâmetro avança na direção do grau de deformação progressivo das nervurasexternas.

Igualmente parte integrante do dispositivo é um mandril de laminação perfilado. Esteestá adaptado numa barra, em que realiza movimento rotativo. O eixo do mandril delaminação é idêntico ao eixo da barra e coincide com o eixo do tubo. A barra estáfixada pela sua extremidade ao suporte fixo de laminação, de forma que não poderealizar movimento rotativo. O mandril de laminação é posicionado na área detrabalho das ferramentas de laminação por meio da barra.

Adicionalmente, além do mandril de laminação, está ajustado no mínimo um pino,na direção radial. O pino está fixado à barra e não pode ser girado. Assim, o pinonão orientável se prende nas nervuras internas, que inicialmente são moldadas pelasuperfície externa do mandril de laminação, em que surgem saliências. Estassaliências são formadas em intervalos regulares, de forma assimétrica,substancialmente na direção circunferencial do tubo. Nesta relação, o termosubstancialmente leva à expressão, de que os cilindros laminadores da ferramentade laminação, aplicados na parede externa do tubo, promovem um determinado,mas reduzido avanço por curso ao tubo. Assim, o pino fixado na barra do mandrilrealiza um movimento durante o deslocamento axial reduzido no tubo detransmissor de calor, que corresponde aproximadamente à direção circunferencialdo tubo.

Numa apresentação privilegiada da invenção, a ponta do pino pode apresentarcontorno arredondado. Proporcionalmente ao contorno do pino, se altera a saliênciade deformação, assim que existam áreas com deformação mais ou menospronunciada. O contorno arredondado evita que as saliências formadas apresentemarestas vivas na transição de áreas com deformação acentuada variável.Preferivelmente, a ponta do pino pode apresentar forma semiesférica. De acordocom a forma semiesférica, se altera continuamente a saliência de deformaçãodentro de uma zona de deformação, sem que ocorram arestas vivas. Semelhante aum molde é a deformação mais acentuada no meio da zona deformada do que nasbordas. Com isto, as saliências adquirem a forma de Iingueta (lança)Em outra apresentação privilegiada da invenção, a extensão radial do pino, medidaa partir do eixo da barra até a ponta do pino, pode ser no máximo do tamanho demeio diâmetro do mandril de laminação. Com esta limitação, se evita que adeformação das nervuras internas se estenda até a parede central do tubonervurado e assim ser reduzida a estabilidade do tubo. Quanto menor a extensãoradial do pino, tanto menor será a deformação das nervuras internas, e menosmaterial será deslocado lateralmente. A opção da extensão radial do pino, portanto,pode influenciar substancialmente a intensidade de deformação.Numa forma privilegiada da invenção, a extensão radial do pino, medida a partir doeixo da barra até a ponta do pino, pode ser 35 % a 65 % menor do que meiodiâmetro de mandril do mandril de laminação, em relação à altura das nervurasinternas não deformadas. No caso de altura de nervuras internas de 0,4 mm, aextensão radial do pino, medida a partir do eixo da barra até a ponta do pino,também pode ser em torno de 0,14 a 0,26 mm menor do que meio diâmetro domandril de laminação. Se a extensão radial do pino é menor do que meio diâmetrodo mandril menos 65 % da altura das nervuras internas não deformadas, adeformação das nervuras internas será pouco pronunciada (marcada), de modo quenão pode ser alcançada melhora suficiente da transição de calor. Se a extensãoradial do pino for menor do que meio diâmetro do mandril menos 35 % da altura dasnervuras internas não deformadas, a deformação das nervuras internas traduz queas cavidades originadas apresentam forma especial favorável para a formação depequenos pontos (locais) de bolhas.

Para realizar o processamento no tubo, são adaptadas as ferramentas rotativas delaminação, de forma radial, ao redor do tubo liso, e é iniciado o procedimento.Assim, o tubo liso é deslocado por movimento giratório, ao redor de seu eixo. Comoos eixos das ferramentas de laminação se encontram inclinados em relação ao eixodo tubo, as ferramentas de laminação formam nervuras externas helicoidaiscircunferenciais a partir do material da parede do tubo liso, e simultaneamenteavançam o tubo nervurado originado conforme o passo das nervuras externashelicoidais circunferenciais. A distância medida dos meios (centros) de duasnervuras externas adjacentes, ao longo do eixo do tubo, é denominada de divisãode nervuras. A divisão de nervuras ρ geralmente está entre 0,4 e 2,2 mm. Asnervuras externas preferivelmente circulam como uma rosca de múltiplas entradas.Se cada curso do tubo gerar m passos de rosca, o avanço do tubo na direção doeixo, por curso, será mp. Nas divisões ρ pequenas da nervura externa, mgeralmente recebe os valores 3, 4, 6 ou 8.

Na área de trabalho das ferramentas de laminação, a parede do tubo é apoiada pelomandril de laminação perfilado. O perfil do mandril de laminação normalmente écomposto de inúmeras ranhuras substancialmente trapezoidais, ordenadasparalelamente umas às outras na superfície externa do mandril de laminação. Asranhuras procedem sob um ângulo de hélice de 0o a 45° em direção ao eixo domandril. Através de forças radiais da ferramenta de laminação, o material da parededo tubo é comprimido para dentro das ranhuras do madril. Com isto, são formadasnervuras internas circunferenciais, paralelas ao eixo e helicoidais, na superfícieinterna do tubo. O ângulo de hélice das nervuras internas, medido em relação aoeixo do tubo, é igual ao ângulo de hélice das ranhuras do mandril. A altura H dasnervuras internas, medida a partir da parede do tubo, preferivelmente monta entre0,3 e 0,5 mm. Entre duas nervuras internas adjacentes seguem ranhuras.Após a área de trabalho das ferramentas de laminação, as nervuras internas sãotratadas pelo pino ordenado atrás do mandril. O pino está posicionado de formaestacionária pela barra, enquanto o tubo gira ao redor de seu próprio eixo, com asnervuras internas formadas. A extensão radial do pino é escolhida de forma que aárea das nervuras internas distante da parede do tubo, é deformada pela ponta dopino na direção radial, em intervalos regulares, de forma assimétrica,substancialmente na direção circunferencial do tubo. O material das nervurasinternas é deslocado lateralmente e a altura das nervuras internas é reduzida peladeformação local. O material das nervuras internas, deslocado lateralmente, formasaliências sobre a ranhura, entre duas nervuras internas adjacentes. De acordo coma largura do pino, a deformação se estende sobre uma zona final ao longo danervura interna. Como a ponta do pino possui contorno arredondado, a saliência dedeformação dentro de uma zona se altera continuamente. Semelhante a um molde,a deformação no meio da zona deformada é mais acentuada do que nas respectivasbordas. Utilizando simplesmente um pino para a deformação das nervuras internas,a distância dos meios de duas zonas de deformação adjacentes ao longo de umanervura interna, medida na direção do eixo, é igual ao avanço axial (m-p), que o tuboexecuta por curso (ciclo de rotação). No emprego de diversos pinos, esta distância éreduzida conforme o número de pinos.

Exemplos de versões da invenção são apresentados detalhadamente, com base emdesenhos esquemáticos.

São apresentadas:

Fig. 1 visão da estrutura do lado interno do tubo, de um segmento plano amplo detubo,

Fig. 2 visão detalhada da estrutura interna de um segmento de tubo, conformeFigura 1,

Fig. 3 produção de um tubo de transmissor de calor, com nervuras em ambos oslados, por meio de mandril de laminação e quatro ferramentas externas delaminação,

Fig. 4 produção de um tubo de transmissor de calor, com nervuras em ambos oslados, conforme Figura 3, em perspectiva complementar,

Fig. 5 mandril de laminação orientável, com pino não giratório,

Fig. 6 visão detalhada da área das ferramentas externas de laminação,

Fig. 7 visão detalhada complementar da área do pino, e

Fig. 8 visão lateral de secção de tubo de transmissor de calor, com nervuras emambos os lados, com diferentes estágios de produção da estrutura interna.Peças correspondentes são identificadas com os mesmos sinais de referência emtodas as figuras.

Fig. 1 apresenta uma visão da estrutura no lado interno do tubo 3 de um segmentoplano e aberto de um tubo de transmissor de calor 1. O eixo do tubo A, neste caso,está disposto paralelamente a uma das arestas de corte do segmento de tubo. Oângulo de hélice α das nervuras internas 31 medido em relação ao eixo do tubo Amonta 35°. A área das nervuras internas 31 distante da parede do tubo 11, isto é,substancialmente a área das extremidades (pontas) das nervuras, está deformadaem intervalos regulares, de forma unilateral e assimétrica, na direção circunferencialdo tubo. O material deformado das nervuras internas 31 forma saliências 4, que seestendem sobre a ranhura 32. Nas bordas 412 das zonas de deformação 41 entresaliências adjacentes 4 permanece um pequeno resíduo de uma nervura interna 31sem deformação, de modo que saliências adjacentes 4 das nervuras internas 31 nadireção circunferencial helicoidal se encontram um pouco distanciadas e não setocam.

No meio 411 da zona de deformação 41 de uma saliência 4 o material deformadotoca a nervura interna 31 adjacente na direção circunferencial, em que a ranhura 32é fechada parcialmente entre nervuras internas 31 adjacentes. Da ranhura 32inicialmente aberta, no local é formada a cavidade 5, estendida paralelamente àsnervuras internas e aberta em dois lados, delimitada como tampa pela base daranhura 321, pelos lados 311 de ambas as nervuras internas 31 limítrofes e pelasaliência 4.

O material deformado também pode se estender no meio 411 da zona dedeformação 41 até a base da ranhura 321 entre as nervuras internas 31, em quesurgem quase duas cavidades 5 abaixo de cada saliência 4, separadas por umaparede de separação.

Fig. 2 mostra uma visão detalhada da estrutura interna de um segmento de tubo, deum tubo de transmissor de calor 1 de acordo com Figura 1. No lado interno do tubo3 se encontram ordenadas nervuras internas 31 com saliências 4 distribuídas sobrea superfície, regularmente recorrentes, abaixo das quais estão formadas cavidades5. No interior de uma cavidade 5 é favorecida a formação de bolhas. Pequenasbolhas que surgem, devem crescer lateralmente à base da ranhura 321, delimitadaspor uma saliência 4, ao longo dos lados 311 das nervuras internas 31 e ao longo daranhura 32, antes que possam se soltar através de aberturas afuniladas das áreasabertas para dentro, entre as saliências 4 do tubo de transmissor de calor 1.A parte de um dispositivo apresentada nas Figuras 3 e 4 esclarece a produção deum tubo de transmissor de calor 1 com nervuras em ambos os lados, por meio dediversas perspectivas. O tubo de transmissor de calor 1 integralmente laminadopossui nervuras externas 21 helicoidais circunferenciais sobre o lado externo dotubo 2. Aqui é utilizado um dispositivo, composto de quatro ferramentas delaminação 9, ordenadas ao redor do tubo de transmissor de calor 1. As ferramentasde laminação 9 estão conectadas de forma inclinada, levemente em sentido opostoao eixo do tubo A, para gerar o avanço necessário do tubo, e podem ser avançadasde forma radial. As mesmas estão ordenadas numa cabeça cilíndrica estacionária,que, por sua vez, está fixada na estrutura base do dispositivo de laminação (nãoapresentada nas Figuras).

Igualmente parte integrante do dispositivo de laminação, o mandril de laminação 6,com o qual é construída a estrutura interna do tubo de transmissor de calor 1. Omandril de laminação 6 está localizado na extremidade livre de uma barra domandril 7, com deslocamento rotativo. A barra do mandril 7 é fixada na sua outraextremidade, na estrutura base do dispositivo de laminação, não apresentada naFigura. A barra do mandril 7 deve ter no mínimo o comprimento do tubo dotransmissor de calor 1 a ser produzido.Para o processamento do tubo inicialmente liso, as ferramentas de laminação 9rotativas são ordenadas e avançadas sobre o tubo liso, de forma radial, e é iniciadoo procedimento no mesmo. Com isto, o tubo liso é deslocado por movimentogiratório. Como o eixo de cada ferramenta de laminação 9 está posicionado deforma inclinada ao eixo do tubo, as ferramentas de laminação 9 formam nervurasexternas 21 helicoidais circunferenciais a partir da parede do tubo 11 do tubo liso esimultaneamente avançam o tubo de transmissor de calor 1 originado conforme opasso das nervuras externas 21 helicoidais circunferenciais der Steigung derschraubenlinienfõrmig umlaufenden.

Na zona de deformação das ferramentas de laminação 9, a parede do tubo 11 éapoiada pelo mandril de laminação 6 perfilado. O eixo do mandril de laminação 6 éidêntico ao eixo do tubo A. O mandril de laminação 6 é perfilado com ranhurashelicoidais 611 na superfície externa do mandril 61. Na extremidade da barra domandril 7 está ordenado um pino 8 semiesférico, cuja extensão radial, medida apartir do eixo da barra 7 até a ponta externa do pino 81, é no máximo do tamanhode meio diâmetro do mandril de laminação 6. Este pino 8 entra no material dasnervuras internas do lado interno do tubo 3 e forma saliências 4 no tubo detransmissor de calor 1 rotativo, conforme apresentado nas Figuras 1 e 2.Fig. 5 mostra um mandril de laminação 6 deslocado por movimento rotativo, compino 8 não orientável na extremidade de uma barra do mandril 7 de duas partes. Arosca 71 ligas as peças da barra por união positiva, para uma construção estável eprópria para o uso. O mandril de laminação 6 é perfilado com ranhuras 611helicoidais. O perfil geralmente é composto de inúmeras ranhuras trapezoidais ouidênticas, ordenadas paralelamente na superfície externa do mandril 61, commovimento de rotação. O ângulo do movimento de rotação do mandril de laminação6 apresentado é de aproximadamente 35°.

Fig. 6 mostra visão detalhada do dispositivo na área das ferramentas de laminação9 externas. As ferramentas de laminação 9 são compostas por vários cilindroslaminadores 91 ordenados paralelamente, cujo diâmetro na direção de avanço sobeV. Por meio das forças radiais das ferramentas de laminação 9 sobre o lado externo2 o material da parede do tubo 11 é pressionado no lado interno do tubo 3 paradentro das ranhuras helicoidais 611 do mandril de laminação 6. Assim, sãoformadas nervuras internas 31 helicoidais circunferenciais na superfície interna dotubo de transmissor de calor 1, antes que o pino subsequente forme as saliências(não mostrado nesta Figura). Entre duas nervuras internas 31 adjacentes seencontram ranhuras 32.

Fig. 7 mostra outra visão detalhada do tubo de transmissor de calor 1 e do mandrilde laminação 6, e a extremidade da barra do mandril 7 na área do pino 8. Ali sãodeformadas as nervuras internas 31, moldadas pelo mandril de laminação 6, emque as saliências 4 são inseridas no lado interno do tubo 3. O pino 8 possui formasemiesférica, em que a extensão radial do pino 8, medida a partir do eixo da barra 7até a ponta do pino 81, é menor do que meio diâmetro do mandril de laminação 6.Em estruturas com altura de nervuras internas de 0,4 mm, a extensão radial do pino8, medida a partir do eixo da barra até a ponta do pino 81, é 0,14mm a 0,26mmmenor do que meio diâmetro do mandril de laminação 6.

Fig. 8 apresenta visão de corte de um lado do tubo de transmissor de calor 1, comnervuras em ambos os lados, estágios diferentes de produção da estrutura no ladointerno do tubo 3. As nervuras externas 21, moldadas da parede do tubo 11 naparede externa do tubo 2, geralmente possuem altura maior nas nervuras externasdo que nas nervuras internas 31. Na direção de avanço V pode ser identificadofacilmente como são formadas as nervuras externas 21 e nervuras internas 31, apartir de um tubo liso, e processo adicional de execução, em que são moldadas assaliências 4.

Lista de sinais de referência 1 Tubo de transmissor de calor 11 Parede do tubo 2 Lado externo do tubo 21 Nervuras externas 3 Lado interno do tubo 31 Nervuras internas 311 Laterais das nervuras internas 32 Ranhura 321 Base da ranhura 4 Saliências (projeções) 41 Zona de deformação 411 Meio da zona de deformação 412 Bordas da zona de deformação 5 Cavidade 6 Mandril de laminação 61 Superfície externa do mandril 611 Ranhuras em forma helicoidal 7 Barra do mandril 71 Rosca da barra do mandril, de duas peças 8 Pino 81 Ponta do pino9 Ferramenta de laminação

91 Cilindros Iaminadores

A Eixo do tubo

V Direção de avanço

α Ângulo de hélice

Claims (11)

1. TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR(I), caracterizado por um eixo dotubo(A), uma parede do tubo(11) com lado externo do tubo(2) e um lado interno dotubo(3), em que no lado interno do tubo(3) na parede do tubo(11) se estendemnervuras internas (31) circunferenciais, paralelamente ao eixo ou em formahelicoidal, com ranhura (32) localizada respectivamente entre nervuras internas (31)adjacentes, identificado de forma- que o ângulo de hélice (a) das nervuras internas (31) medido em comparação aoeixo do tubo (A) é menor ou igual a 45°,- que a área que separa as nervuras internas (31) da parede do tubo (11) emintervalos regulares, unilateral, assimétrica, está deformada substancialmente nadireção circunferencial do tubo, em que o material deformado das nervurasinternas(31) forma saliências(4) sobre a ranhura(32),- que as saliências (4) se estendem sobre uma zona de deformação final (41) aolongo de uma nervura interna(31),- que a saliência da deformação no interior da zona de deformação (41) se alteracontinuamente, em que a deformação no meio (411) da zona de deformação(41) émais acentuada do que nas bordas (412) e,- que entre a base da ranhura(321), as laterais das nervuras internas(311) e assaliências formadas (4) se encontram cavidades(5), que favorecem a formação debolhas.

2. TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por, no meio (411) da zona de deformação(41) o material deformadode uma nervura interna (31) tocar a nervura interna (31) adjacente na direçãocircunferencial.

3. TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado por, no meio(411) da zona de deformação (41) o material deformadotocar a base da ranhura(321) entre as nervuras internas (31) e a nervura interna (31)adjacente na direção circunferencial, em que a ranhura(32) se encontraparcialmente fechada entre nervuras internas(31) adjacentes.

4. TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelas saliências (4) adjacentes das nervurasinternas (31) não se tocarem, nem se sobreporem no sentido circunferencialhelicoidal.

5. TUBO DE TRANSMISSOR DE CALOR, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 4, caracterizado por sobre o lado externo do tubo (2) seremformadas nervuras externas (21) helicoidais circunferenciais, moldadas de formaintegral.

6. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR(I), de acordo com a reivindicação 5, com nervuras externas (21) helicoidaiscircunferenciais integrais sobre o lado externo do tubo(2) e nervuras internasintegrais (31) dispostas paralelamente ao eixo ou em forma helicoidal em volta dolado interno do tubo (3), cuja área que as separa da parede do tubo (11) emintervalos regulares, unilateral, assimétrica, está deformada na direçãocircunferencial do tubo, caracterizado pelas seguintes etapas do processo:a) sobre o lado externo do tubo (2) de um tubo liso, são formadas nervurasexternas (21) helicoidais, em que o material da nervura é obtido pelo deslocamentode material para fora da parede do tubo (11) por meio de avanço de laminação, e otubo nervurado originado é deslocado pela força Iaminadora em movimento rotativo,e avançado de acordo com as nervuras formadas, em que as nervuras externas (21)são moldadas com altura ascendente, a partir do tubo liso ainda não deformado,b) a parede do tubo(11) é apoiada por um mandril de laminação (6) localizadono tubo, na área em que são formadas as nervuras externas (21), que estáposicionado em movimento rotativo numa barra do mandril (7) e apresenta ranhuras(611) paralelas ao eixo ou helicoidais sobre sua superfície externa do mandril (61),em que são formadas nervuras internas (31) paralelas ao eixo ou helicoidais,c) a área das ranhuras internas (31) distante da parede do tubo (11) édeformada por pelo menos um pino (8) não orientável, conectado à jusante aomandril de laminação (6), em intervalos regulares, de forma assimétrica,substancialmente na direção circunferencial do tubo, em que o material deformadodas nervuras internas (31) é deslocado de tal maneira, que forma saliências (4)sobre a ranhura (32) entre duas nervuras internas (31) adjacentes.

7. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela ponta (81) do pino (8)apresentar contorno arredondado.

8. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela ponta (81) do pino (8)apresentar forma semiesférica.

9. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR, de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pela extensãoradial do pino (8), medida a partir do eixo da barra (7) até a ponta do pino (81), serno máximo do tamanho que eqüivale a meio diâmetro do mandril de laminação (6).

10. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR, de acordo com uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pela extensãoradial do pino (8), medida a partir do eixo da barra(7) até a ponta do pino(81), ser35% a 65% menor do que meio diâmetro do mandril de laminação (6) em relação àaltura das nervuras internas não deformadas.

11. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM TUBO DE TRANSMISSOR DECALOR, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pela extensão radial dopino (8), medida a partir do eixo da barra (7) até a ponta do pino(81), ser 0,14 a 0,26mm menor do que meio diâmetro do mandril de laminação (6).