EP1113237B1 - Tube d'échangeur de chaleur structuré des deux cotés et son procédé de fabrication - Google Patents

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Günter Fetzer
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Claims (16)

  1. Tube d'échangeur de chaleur (1) comprenant au moins une zone structurée (2) sur le côté extérieur et sur le côté intérieur du tube, et présentant les caractéristiques suivantes,
    a) sur le côté extérieur du tube, des creux (7) mutuellement espacés, de section transversale sensiblement trapézoïdale, sont inclinés d'un angle d'inclinaison d'hélice γ = 0° à 70° par rapport à l'axe (33) du tube ;
    b) le pas P des creux (7) vaut P = 0,25 à 2,2 mm, mesuré perpendiculairement à leur surface de symétrie ;
    c) la largeur W des creux (7) vaut W = 0,6 P à 0,8 P, mesurée au niveau de la moitié de la profondeur T des creux (7) ;
    d) l'angle de flanc 8 des creux (7) vaut δ = 7° à 25°, mesuré relativement à leur surface de symétrie ;
    e) sur le côté intérieur du tube s'étendent, périphériquement selon des lignes en hélice, des nervures (5) d'une hauteur H = 0,15 à 0,60 mm, sous un angle d'inclinaison d'hélice ε = 10° à 50°, mesuré relativement à l'axe (33) du tube ;

    caractérisé en ce que ladite au moins une zone structurée (2) est placée entre des extrémités lisses (la) du tube d'échangeur de chaleur (1), le diamètre extérieur de la zone structurée (2) n'étant pas plus grand que le diamètre extérieur des extrémités lisses (1a), et en ce que les creux (7) sur le côté extérieur du tube présentent une longueur L d'au maximum 10% du périmètre du tube.
  2. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'au moins deux zones structurées (2), sont prévues des zones intermédiaires lisses (1b), le diamètre extérieur de la zone structurée (2) n'étant pas plus grand que le diamètre extérieur de la zone intermédiaire lisse (1b).
  3. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur L des creux (7) mutuellement espacés, vaut L =1 à 4 mm.
  4. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la profondeur T des creux (3, 7) vaut T = 0,4 à 1,5 mm.
  5. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison d'hélice γ des creux (3, 7) vaut γ = 15° à 60°.
  6. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'angle de flanc δ des creux (3, 7) vaut δ = 9° à 15°.
  7. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les nervures (5) sur le côté intérieur du tube, présentent une section transversale sensiblement de forme trapézoïdale.
  8. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que sur le côté extérieur du tube, transversalement aux creux (3, 7), s'étendent des rainures secondaires (8), sous un angle d'entaillage ϕ = 20° à 160°.
  9. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'angle d'entaillage vaut ϕ = 30° à 150°.
  10. Tube d'échangeur de chaleur selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la profondeur E des rainures secondaires (8) vaut E = 0,2 T à 0,8 T de la profondeur des creux (3, 7).
  11. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le pas K des rainures secondaires (8) vaut K = 0,25 à 2,2 mm.
  12. Tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les extrémités (9) des nervures (20) se trouvant entre les creux (3, 7), sont aplanies et lissées.
  13. Procédé de fabrication d'un tube d'échangeur de chaleur selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 7, selon lequel on exécute les étapes de procédé suivantes :
    a) sur le côté extérieur d'un tube lisse (1') on réalise, par formage, des creux (7) mutuellement espacés et inclinés par rapport à l'axe (33) du tube, grâce au fait que du matériau de la paroi (4) du tube est refoulé radialement vers l'intérieur, au moyen d'outils profilés de roulage (10) du type roue dentée, en produisant la formation, sur le côté intérieur du tube, de nervures (5) s'étendant en hélice,
    b) on agence les outils profilés de roulage (10) autour de la périphérie du tube,
    c) on utilise des outils profilés de roulage (10) cylindriques, dont les protubérances (13) de forme trapézoïdale s'étendent à la manière d'une hélice par rapport à l'axe de l'outil, sous un angle d'hélice β,
    d) on incline les arbres d'outil (14) des outils profilés de roulage (10) par rapport à l'axe (33) du tube, sous un angle de position d'inclinaison α,
    e) on choisit l'épaisseur s des outils profilés de roulage (10) cylindriques selon l'équation suivante : s < 1 m ⋅ π ⋅ D core ⋅ sin ( α )
    Figure imgb0008
     avec :
    m = nombre des arbres d'outil (14) disposés autour du tube (1'),
    Dcore = diamètre d'âme du tube (1), mesuré à la base ou au fond des creux (7),
    f) on amène les outils profilés de roulage (10) mis en rotation, en prise avec le tube lisse (1'), dans une zone de formage, ce qui produit également la rotation du tube (1') et son avancement dans la direction axiale conformément à la position d'inclinaison des outils profilés de roulage (10), et
    g) la paroi (4) du tube étant supportée dans la zone de formage, par un mandrin profilé (15), rotatif, placé dans le tube (1').
  14. Procédé selon la revendication 13 pour la fabrication d'un tube d'échangeur de chaleur (1) selon l'une ou plusieurs des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les extrémités (9) des nervures (20) situées entre les creux (3, 7), sont défoncées par tronçons, à l'aide d'un disque d'entaillage (16) du type roue dentée.
  15. Procédé selon la revendication 13 pour la fabrication d'un tube d'échangeur de chaleur (1) selon l'une ou plusieurs des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les extrémités (9) des nervures (20) situées entre les creux (3, 7), sont défoncées par tronçons, à l'aide de disques de laminage.
  16. Procédé selon la revendication 14 ou 15 pour la fabrication d'un tube d'échangeur de chaleur (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que les extrémités (9) des nervures (20) sont déformées sous l'effet d'une pression radiale, au moyen d'un disque à aplanir et lisser (18).
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