Procédé de fabrication d'un tube à ailettes et tube obtenu par ce procédé Le présent brevet comprend un procédé de fabri cation d'un tube à ailettes, par exemple un tube métallique pour échangeur de chaleur. Il comprend également un tube obtenu par ce procédé.
Jusqu'à présent on a proposé de fabriquer des tubes à ailettes en laminant la surface extérieure d'un tube préformé soit annulairement, hélico1idale- ment, ou linéairement pour former dans celui-ci une ou plusieurs rainures pour la réception d'ailettes dont la profondeur représente une partie sensible de l'épaisseur de la paroi du tube.
Cependant, avec des rainures entaillées aussi profondément, la résis tance du tube après que les ailettes ont été appli quées et serties dans la ou les rainures, déterminée par la plus mince section transversale de la paroi, n'est représentée que par la profondeur radiale de la matière entre sa périphérie intérieure et le fond de la rainure. Le reste du métal du tube situé radialement à l'extérieur du fond de la rainure est en effet excessif et superflu pour autant qu'il s'agisse de l'augmentation de la résistance à la traction du tube.
De plus, le cintrage d'un tube à ailettes tel que fabriqué par le procédé connu n'est pas pratique et n'est pas réalisable sans élargir quelque peu les rainures des ailettes du tube à sa courbure exté rieure, relâchant ainsi les ailettes, étant donné que c'est la paroi de plus faible épaisseur aux fonds et au-dessous des fonds des rainures qui se cintre d'abord. Ces considérations sont applicables même si l'ailette sertie est encore maintenue dans la rai nure, par exemple par fusion.
Le procédé que comprend le présent brevet a pour but de fournir un tube à ailettes ne présentant pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Dans ce procédé des paires de nervures faisant saillie radia- lement sont formées sur la périphérie extérieure du tube par une opération de laminage faisant ressortir la matière du tube, les deux nervures d'une paire étant espacées axialement l'une de l'autre par une rainure de réception d'ailette et les paires succes= sives de nervures étant espacées axialement les unes des autres,
les ailettes étant ensuite fixées dans lesdites rainures de réception.
Ce procédé est caractérisé selon l'invention en ce qu'on forme les nervures, la rainure de réception et l'espace intermédiaire entre les paires de nervures simultanément par laminage à l'aide d'au moins trois disques adjacents axialement, ces disques venant simultanément en prise avec le tube et ayant des parties actives dont les largeurs sont celles des largeurs désirées de la rainure et de l'espace inter médiaire, et en ce qu'on fixe les ailettes disposées dans les rainures ainsi formées au moyen d'au moins deux disques dont les parties périphériques sont légèrement espacées axialement l'une de l'autre,
ces disques situés des deux côtés de l'ailette déformant simultanément les nervures contre l'ailette.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du tube à ailettes fai- sant l'objet d'une des inventions et illustre, égale ment à titre d'exemple, des mises en #uvre du procédé pour la fabrication de ce tube.
Les fig. 1 et 2 sont des vues fragmentaires par tiellement brisées et en coupe diamétrale montrant deux formes de tube à ailettes dans lesquelles les ailettes sont respectivement planes et hélicoïdales.
La fig. 3 est une coupe axiale à une plus grande échelle illustrant une mise en oeuvre du procédé. La fig. 4 est une coupe axiale à encore plus grande échelle d'un détail d'une autre mise en aeuvre du procédé.
La fig. 5 est une coupe semblable à celle de la fig. 4 illustrant des variantes de mises en oeuvre du procédé.
Les fig. 6 et 7 sont des coupes axiales partielles montrant des variantes du procédé comportant une opération de fusion pour la fixation des ailettes.
Les fig. 9, 8, 10 et 11 sont des vues montrant différentes manières d'appliquer des disques d'ailette à un tube nervuré dans la fabrication d'un tube tel que représenté à la fia. 2, du type à ailettes parallè les annulaires.
La fig. 1, représente, en cours de formation une forme d'exécution du tube dans lequel les ailettes 15 ont la forme de disques plats fendus et présentant une ouverture centrale et disposés perpendiculaire ment par rapport au tube 16 tandis que la fig. 2 montre un tube à ailettes 18 dans lequel les ailettes 19 sont formées par les spires successives d'une bande disposée hélicoïdalement autour du tube 20.
Comme représenté à la fig. 3, les ailettes 15 fixées au tube 22 sont représentées sous forme de mïnces disques annulaires (fig. 1) mais elles pour raient être hélicoïdales comme représenté à la fig. 2. Pour recevoir ces ailettes, la périphérie extérieure du tube 20 est laminée en vue de fournir des paires de nervures 23 rapprochées faisant saillie radialement, et formant une rainure 24 de réception d'ailettes de faible largeur axiale entre elles.
Comme représenté à la fig. 3, les paires successives de ces nervures sont espacées pour fournir un espacement axial cor respondant des ailettes successives 15. Ceci est réa lisé en utilisant un disque de laminage de rainure 26 relativement mince avec des disques de laminage de nervure 27, 28, relativement épais, montés fixes de chaque côté du disque 26.
Ainsi la surface périphérique de laminage du disque 26 forme la rainure 24 entre une paire de nervures 23 qui ont été laminées de chaque côté de cette rainure par les surfaces périphériques adja centes 29 des disques 27, 28. Ces derniers forment des rainures 30 plus larges qui séparent les paires successives des nervures parallèles. Lors de forma tion de nervures préliminaires par les disques 26, 27, 28 la périphérie extérieure et l'épaisseur de paroi du tube 22 sont réduites légèrement à partir de la dimension A d'épaisseur radiale primitive.
L'effet du laminage produisant les nervures radiales 23 faisant saillie circonférentiellement sans pour autant entail ler le tube 22, est expliqué plus loin.
Les nervures 23 étant ainsi formées des disques plats tels que représentés aux fig. 8 à 11 sont insé rés dans les rainures 24 et les nervures 23 sont ensuite laminées pour sertir le disque. Dans le cas d'ailettes hélicoïdales, une bande est enroulée dans la rainure 24. Cette opération de laminage est réa lisée- par des disques de laminage spéciaux comme représenté aux fig. 4 et 5 et décrit ci-après.
Ce procédé permet de déterminer le diamètre effectif minimum des deux nervures ainsi que la résistance et la hauteur des nervures qui serrent par la suite la base de l'ailette.
Dans le cas de la fabrication d'un tube à ailettes hélicoïdales le pas P donné à la machine de lami nage est égal à la somme des épaisseurs du disque de rainurage 26 et d'un disque de laminage de nervure.
Les fia. 4 et 5 illustrent des opérations différen tes pour laminer les nervures 23 à leur contour final de sertissage comme désigné en 23'. Ainsi, dans la fig. 4, il y a deux disques de laminage 32, 33 butant axialement l'un contre l'autre et montés sur un axe commun, avec un espace libre 34 entre leurs sur faces centrales en contact et leurs périphéries exté rieures. Une surface de déformation 35 intérieure, annulaire et venant en prise avec la nervure est prévue sur le disque 32 qui présente une inclinaison telle qu'elle provoque un cintrage axial vers la droite (fig. 4) de la nervure 23'.
D'autre part, la surface correspondante 36 de l'autre disque 33 est dégagée ou légèrement concave et les deux disques présen tent radialement à l'intérieur des surfaces 35 et 36 des épaulements 37 arrondis servant à retenir ou stabiliser l'ailette, ces épaulements s'engageant de façon coulissante avec l'ailette 15 à l'extérieur des nervures 23.
Ainsi, l'ailette étant sertie par les disques de laminage 32, 33 de la fig. 4, elle est cintrée ou bombée dans la zone annulaire 38 de sa périphérie intérieure et l'ailette est bloquée entre les nervures déformées 23'.
La fig. 5 montre une autre disposition pour la fixation de l'ailette. Ici, 40 désigne une ailette (soit plate, soit hélicoïdale) qui comporte à sa base ou périphérie intérieure un bord recourbé 41 s'étendant dans une direction axiale. Dans une variante, l'indice de référence 42 indique une autre ailette présentant un bourrelet 43 à sa périphérie intérieure. Pour la fixation de ces ailettes, on utilise des disques oppo sés 44, 45 qui sont semblables et présentent des épaulements annulaires 46 de stabilisation et d'enga gement avec l'ailette.
D'autres variantes représentées à la fig. 5 com prennent une ailette 48 présentant une série d'ouver tures annulaires 49 s'étendant axialement percées au voisinage de sa base et dans lesquelles la matière des nervures 23 est forcée ou déformée pendant le laminage. On peut également utiliser d'autres ailettes dont l'une représentée en 50 est de section trapé zoïdale à partir d'une base relativement épaisse ;
une autre, désignée par 51, est laminée annulaire ment dans une zone 52 vers l'extérieur de sa péri phérie pour fournir ainsi un blocage au moyen duquel la matière des nervures est emboîtée lorsque celles-ci sont finalement laminées en place.
La fig. 5 montre en coupe une variante de dis ques de laminage 54, 55 présentant un jeu radial continu 56 par rapport à l'ailette 50 (ou une ailette quelconque, par exemple type 40, 42, 48 et 51) pendant le laminage de celle-ci.
Bien qu'il soit préférable de réaliser un tube à ailette hélicoïdale, l'application continue de l'ailette hélicoïdale à partir d'une bande continue étant la plus économique, on peut également obtenir des tubes à ailettes plates, annulaires. Ainsi, selon la forme d'exécution de la fig. 8, les ailettes 60 sont plates et d'un contour rectangulaire présentant des encoches 61 partant de leurs centres jusqu'à un bord extérieur de celles-ci, ces encoches étant suffi samment larges pour chevaucher et s'adapter dans la rainure 24. Des ailettes successives 60 ont leurs fentes décalées angulairement comme représentées en traits plein et pointillé à la fig. 8.
La fig. 9 montre une variante d'ailette 62 de contour circulaire présentant une fente semblable 63. Les fig. 10 et 11 respectivement représentent des ailettes circulaires et rectangulaires 64 et 65, chacun présentant une ouverture centrale 66 partiellement circulaire s'adaptant de façon serrée à la rainure 24, et une autre ouverture 67, partiellement circulaire, qui coupe l'ouverture 66 et présente un rayon plus grand, suffisant pour permettre aux ailettes 64, 65 d'être glissées en place axialement sur le tube et ensuite d'être engagée avec la rainure dans l'ouver ture 66 plus petite.
Dans le cas où l'on désire un contact par fusion entre l'ailette et le tube, l'ailette 68 (fig. 6) peut être recouverte de matière de fusion 69 des deux côtés de celle-ci dans 1a zone annulaire joignant sa périphérie intérieure ou base. Cette matière est fondue après que l'ailette a été fixée par sertissage des nervures 23 de la manière décrite plus haut.
La fig. 7 montre une variante dans laquelle une ailette 70 est fixée par de la matière fondue 71 entre sa base et le fond de la rainure 24 après que les nervures 23' ont été serties en place: La matière 71 peut être un mince fil de métal fusible entourant le fond de la rainure entre les ailettes. La fusion peut être réalisée en chauffant le tube par chauffage à induction.