FR2614407A1 - Turbulator for a heat-exchanger tube, particularly for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif appelé plus communément turbulateur, destiné a créer ou favoriser la turbulence d'un écoulement fluide dans un tube d'échangeur de chaleur, notamment pour véhicule automobile. The present invention relates to a device more commonly called a turbulator, intended to create or promote turbulence in a fluid flow in a heat exchanger tube, in particular for a motor vehicle.
Lorsque le fluide circule dans un tube d'échangeur de chaleur dépourvu de turbulateur, il se produit, notamment aux faibles debits, un écoulement laminaire du fluide qui, malgré un échange de chaleur correct entre la paroi du tube et la circulation périphérique du courant de fluide circulant dans celui-ci, limite l'échange de chaleur de la circulation centrale dudit fluide. Le rôle du turbulateur est donc d' interrompre cet écoulement laminaire en créant des obstacles qui l'amène à avoir un écoulement turbulent. When the fluid circulates in a heat exchanger tube without a turbulator, there occurs, particularly at low flow rates, a laminar flow of the fluid which, despite a correct heat exchange between the wall of the tube and the peripheral circulation of the current fluid circulating in it, limits the heat exchange of the central circulation of said fluid. The role of the turbulator is therefore to interrupt this laminar flow by creating obstacles which cause it to have a turbulent flow.
Il est connu, notamment dans la demande de brevet français FR-A 2244149 déposée le 18 Septembre 1973, de disposer, dans un tube d'échangeur de chaleur, un turbulateur constitué de deux bandes de mati ère enroulées en hélice autour d'un noyau central allongé longitudinalement en formant deux portions symétriques par rapport à l'axe de ce noyau et de dimension diamétrale légèrement inférieure au diamètre intérieur du tube. It is known, in particular in French patent application FR-A 2244149 filed on September 18, 1973, to have, in a heat exchanger tube, a turbulator made up of two strips of material wound helically around a core central elongated longitudinally by forming two symmetrical portions with respect to the axis of this core and of diametrical dimension slightly less than the inside diameter of the tube.
Il a été constaté que ce turbulateur, après introduction dans un tube, vient en contact par un de ses bords avec la paroi interne dudit tube, et lorsque le fluide circule dans le tube, il se produit des vibrations au niveau du bord du turbulateur en contact avec le tube. It has been found that this turbulator, after introduction into a tube, comes into contact by one of its edges with the internal wall of said tube, and when the fluid circulates in the tube, vibrations occur at the edge of the turbulator in contact with the tube.
Ledit bord, sous l'effet des vibrations, a tendance à éroder l'intérieur dudit tube, voire même à provoquer, dans des conditions extrêmes, le perçage du tube.Said edge, under the effect of vibrations, tends to erode the interior of said tube, or even to cause, in extreme conditions, the drilling of the tube.
Bien que moins rapide, cette détérioration se produit même lorsque le turbulateur est en résine synthétique etle tube en aluminium. Although less rapid, this deterioration occurs even when the turbulator is made of synthetic resin and the aluminum tube.
Il a été tenté de remédier à cet inconvénient, notamment par le dispositif décrit dans la demande européenne 82 107 441 déposée le 16 Août 1982. Dans celleci la déposante a recherché à supprimer la possibilité de déterioration du tube par adjonction, sur les bords des bandes en hélice du turbulateur, d'une protubérance en forme d'arc de cercle ou de forme circulaire cylindrique courant le long desdites bandes. De plus, la déposante a aussi proposé que ces protubérances viennent directement en contact avec la paroi interne du tube. An attempt has been made to remedy this drawback, in particular by the device described in European application 82 107 441 filed on August 16, 1982. In this the applicant sought to eliminate the possibility of deterioration of the tube by adding it to the edges of the strips. in a helix of the turbulator, with a protuberance in the form of an arc of a circle or of a cylindrical circular shape running along said strips. In addition, the applicant has also proposed that these protuberances come directly into contact with the internal wall of the tube.
Néanmoins, il a été constaté que lorsque le turbulateur est soumis à l'action du fluide circulant dans le tube, il se produit aussi des vibrations au niveau de celles-ci. However, it has been observed that when the turbulator is subjected to the action of the fluid circulating in the tube, vibrations also occur at the level thereof.
Ces vibrations sont dues essentiellement à un phénomène de pression-dépression du fluide au niveau du contact ponctuel entre le tube et la protubérance. En effet, le fluide circulant dans le tube, dans un sens de circulation, voit Sa pression augmenter dans une première zone en forme de goulot, zone délimitée par la paroi interne du tube et par la paroi externe longitudinale de la protubérance ; ces deux parois venant se rejoindre au niveau du contact tube-protubérance. Le fluide sous l'action de cette augmentation de pression a tendance à faire ployer et tourner les bandes en forme d'hélice en entraînant l'absence de contact tube-protubérance.De ce fait, ledit fluide est apte à s'écouler au delà de ce point de contact et agit en dépression sur la deuxième zone en forme de goulot, délimitée de la meme maniére que la première zone, mais située par delà ledit contact et cela dans le même sens de circulation. These vibrations are essentially due to a pressure-depression phenomenon of the fluid at the point contact between the tube and the protuberance. Indeed, the fluid circulating in the tube, in a direction of circulation, sees its pressure increasing in a first zone in the form of a neck, zone delimited by the internal wall of the tube and by the longitudinal external wall of the protuberance; these two walls coming together at the tube-protuberance contact. The fluid under the action of this increase in pressure tends to cause the helical bands to bend and turn, causing the absence of tube-protuberance contact. As a result, said fluid is able to flow beyond from this point of contact and acts in depression on the second neck-shaped zone, delimited in the same way as the first zone, but located beyond said contact and this in the same direction of circulation.
Cette dépression entrain des turbulences dans la deuxième zone qui ont tendance à ramener la protubérance en contact avec le tube. Ces turbulences entrainent donc un phénomène de martelage de la paroi interne du tube qui provoque à terme son perçage. De plus ce phénomène est accentué par la variation du débit du fluide dans le tube. This depression causes turbulence in the second zone which tends to bring the protuberance into contact with the tube. These turbulences therefore cause a hammering phenomenon on the internal wall of the tube which ultimately causes it to be pierced. In addition, this phenomenon is accentuated by the variation in the flow rate of the fluid in the tube.
La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et donc de créer un turbulateur qui puisse être monté à jeu ou sans jeu dans un tube tout en ménageant celui-ci. The object of the present invention is to overcome these drawbacks and therefore to create a turbulator which can be mounted with play or without play in a tube while sparing the latter.
Pour cela, le turbulateur selon l'invention, destiné à être placé dans un tube d'échangeur de chaleur, comprend au moins une bande de matière enroulée en hélice et une protubérance disposée sur le bord radial extérieur de la bande et courant le long de celle-ci. Cette protubérance est caractérisée par le fait qu'elle comporte, dirigée vers la paroi interne du tube, une portion de surface semblable à la portion de celle-ci lui faisant face. For this, the turbulator according to the invention, intended to be placed in a heat exchanger tube, comprises at least one strip of material wound in a helix and a protuberance disposed on the outer radial edge of the strip and running along this one. This protuberance is characterized in that it comprises, directed towards the internal wall of the tube, a surface portion similar to the portion of the latter facing it.
Grâce à l'invention, le turbulateur n'est pas soumis à l'action des turbulences, source des vibrations entrainant l'érosion du tube, et cela quelle que soit la fourchette de tolérance de fabrication de celle-ci, fourchette qui peut être assez large tout en donnant un montage avec jeu ou sans jeu dudit turbulateur. Thanks to the invention, the turbulator is not subjected to the action of turbulence, source of the vibrations causing the erosion of the tube, and this whatever the manufacturing tolerance range thereof, range which can be wide enough while giving a mounting with play or without play of said turbulator.
Ainsi, il est possible de diminuer l'épaisseur du tube, améliorant les performances de celui-ci tout en entraînant un avantage économique non négligeable. Thus, it is possible to reduce the thickness of the tube, improving the performance thereof while entailing a significant economic advantage.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la protubérance comporte deux surfaces cylindriques disposées chacune de part et d'autre de la portion de surface en se raccordant à celle-ci par leurs bords radialement les plus externes. According to another characteristic of the invention, the protuberance comprises two cylindrical surfaces each arranged on either side of the surface portion by connecting to the latter by their radially outermost edges.
De cette maniére, le bord du turbulateur est renforcée rigidement, ce qui améliore sa résistance à l'encontre de la pression du fluide s'exerçant sur celuici. In this way, the edge of the turbulator is rigidly reinforced, which improves its resistance against the pressure of the fluid acting on it.
La description qui va suivre fera ressortir les particularités de l'invention en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, sur lesquels
la la figure 1 est une vue générale du turbulateur
selon l'invention,
la figure 2 est une vue partielle en coupe selon
la ligne AA de la figure 1 montrant le turbulateur
placé dans un tube,
Le turbulateur 1, selon la figure 1, comporte un noyau central 2 allongé longitudinalement autour duquel sont enroulées deux bandes en hélice 3, 4 symétriques par rapport à l'axe longitudinal du noyau 2.The following description will highlight the particular features of the invention with reference to the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, in which
Figure 1 is a general view of the turbulator
according to the invention,
Figure 2 is a partial sectional view along
line AA in Figure 1 showing the turbulator
placed in a tube,
The turbulator 1, according to FIG. 1, comprises a central core 2 elongated longitudinally around which are wound two helical bands 3, 4 symmetrical with respect to the longitudinal axis of the core 2.
Comme mieux visible à la figure 2, la portion 5 de la bande 3, est constituée de deux flancs 6, 7 inclinés l'un vers l'autre de façon à obtenir, en section transversale, une forme géométrique générale de trapèze, dont la plus grande base est raccordée au noyau central 2 et la plus petit base à la protubérance 8 courant axialement le long de chaque bande en hélice. As best seen in Figure 2, the portion 5 of the strip 3, consists of two sides 6, 7 inclined towards one another so as to obtain, in cross section, a general geometric shape of trapezoid, the the largest base is connected to the central core 2 and the smallest base to the protuberance 8 running axially along each helical strip.
Cette protubérance 8 est constituée de deux parties semi-cylindrique 9, 10 raccordées respectivement d'une part, par leurs parties radiales les plus proches du noyau 2, aux flancs 6, 7 de la portion 5, et d'autre part, par leurs parties radiales extérieures, à une portion de surface cylindrique 11. This protuberance 8 consists of two semi-cylindrical parts 9, 10 connected respectively on the one hand, by their radial parts closest to the core 2, on the sides 6, 7 of the portion 5, and on the other hand, by their outer radial parts, to a portion of cylindrical surface 11.
Cette portion de surface cylindrique 11 possède la meme courbure que la paroi interne 12 du tube 13 lui faisant face. This cylindrical surface portion 11 has the same curvature as the internal wall 12 of the tube 13 facing it.
De plus, cette portion de surface cylindrique 11 est de dimension circonférentielle L plus grande que la dimension L1 de la bande de matiére 3, dimension L1 considérée dans ce cas au niveau de la plus petite dimension de la portion 5 et dans le cas d'une portion dont les flancs 6, 7 sont paralléles, la dimension L1 correspond à l'épaisseur de la bande de matière en hélice. In addition, this cylindrical surface portion 11 is of circumferential dimension L greater than the dimension L1 of the strip of material 3, dimension L1 considered in this case at the level of the smallest dimension of the portion 5 and in the case of a portion whose sides 6, 7 are parallel, the dimension L1 corresponds to the thickness of the strip of material in a helix.
Ainsi, la protubérance, constituée par les deux parties semi-cylindriques et la portion de surface cylindrique 11, est de dimension circonférentielle L2, appréciée entre les extrémités circonférentielles respectivement de la partie semi-cylindrique 9 et de la partie semi-cylindrique 10, plus grande que la dimension circonférentielle moyenne L3 de la portion 5, dimension appréciée au niveau de l'épaisseur moyenne de ladite portion. Thus, the protuberance, constituted by the two semi-cylindrical parts and the cylindrical surface portion 11, is of circumferential dimension L2, assessed between the circumferential ends of the semi-cylindrical part 9 and of the semi-cylindrical part 10 respectively, plus larger than the average circumferential dimension L3 of the portion 5, dimension appreciated at the level of the average thickness of said portion.
Ainsi, le fluide circulant, de par la disposition en hélice du turbulateur 1, dans un sens giratoire, par exemple le sens des aiguilles d'une montre, voit sa pression augmenter dans la premiére zone en forme de goulot 14, zone délimitée par la paroi interne 12 et par la surface radialement la plus externe de la partie semicylindrique 9. Thus, the circulating fluid, by the helical arrangement of the turbulator 1, in a gyratory direction, for example clockwise, sees its pressure increase in the first neck-shaped zone 14, zone delimited by the internal wall 12 and by the radially outermost surface of the semi-cylindrical part 9.
Dans le ca.s où, comme décrit dans la demande de brevet français sus-mentionnée et comme il apparait sur la figure 2, le diamètre du turbulateur 1 est inférieur au diamètre de la paroi interne 12 du tube 13, le bord dudit turbulateur vient en contact, en service, avec ladite. paroi interne et la portion de surface cylindrique 11 de la protubérance 8 vient épouser la forme de la paroi de par l'identité des courbures. In the case where, as described in the above-mentioned French patent application and as it appears in FIG. 2, the diameter of the turbulator 1 is less than the diameter of the internal wall 12 of the tube 13, the edge of said turbulator comes in contact, in service, with said. internal wall and the cylindrical surface portion 11 of the protuberance 8 conforms to the shape of the wall by the identity of the curvatures.
Ainsi, sous l'effet de la pression du fluide régnant dans la premiére zone 14 et plus particulièrement sur la surface radiale extérne de la partie semi-cylindrique 9, l'ensemble du turbulateur 1 a tendance à quitter le contact de la paroi interne 12 et laisse donc subsister une zone 15, dite zone de détente, comprise entre la portion de surface cylindrique 11 et la paroi interne 12 lui faisant face et dans laquelle peut s'écouler le fluide pour ressortir, sans grandes turbulences, au niveau de la deuxiéme zone en forme de goulot 16, zone délimitée également par la paroi interne 12 et par la surface cylindrique radialement la plus externe de la partie semicylindrique 10. Thus, under the effect of the pressure of the fluid prevailing in the first zone 14 and more particularly on the external radial surface of the semi-cylindrical part 9, the whole of the turbulator 1 tends to leave the contact of the internal wall 12 and therefore leaves a zone 15, known as the expansion zone, between the portion of cylindrical surface 11 and the internal wall 12 facing it and in which the fluid can flow to exit, without great turbulence, at the level of the second neck-shaped zone 16, zone also delimited by the internal wall 12 and by the radially outermost cylindrical surface of the semi-cylindrical part 10.
Si par contre le turbulateur 1, est de même diamètre que le diamètre de la paroi interne 12, c'est-à-dire que son bord est en contact direct avec la paroi interne 12, la portion de surface cylindrique 11 épouse intimement ladite paroi. La pression du fluide régnant dans la premiére zone 14 n' a aucun effet sur le turbulateur lui-même. If, on the other hand, the turbulator 1 has the same diameter as the diameter of the internal wall 12, that is to say that its edge is in direct contact with the internal wall 12, the portion of cylindrical surface 11 intimately follows said wall . The pressure of the fluid prevailing in the first zone 14 has no effect on the turbulator itself.
En effet, si la pression est suffisante pour agir sur la portion 5 de la bande 3 et la faire ployer, la surface cylindrique 11 ne peut que coulisser sur la paroi en gardant le contact avec celle-ci et empêche de ce fait le passage du fluide vers la deuxiéme zone en forme de goulot 16. In fact, if the pressure is sufficient to act on the portion 5 of the strip 3 and make it bend, the cylindrical surface 11 can only slide on the wall while keeping contact with it and thereby prevents the passage of the fluid towards the second neck-shaped zone 16.
Il va de soi que l'invention n' est pas limitée aux exemples décrits mais englobe toutes variantes. It goes without saying that the invention is not limited to the examples described but encompasses all variants.
En effet, dans l'exemple montré, le turbulateur selon l'invention est introduit dans un tube d'échangeur de chaleur de forme circulaire, mais il peut être envisagé que celui ci soit introduit dans un tube de forme quelconque, tel que par exemple un tube ovale. Indeed, in the example shown, the turbulator according to the invention is introduced into a heat exchanger tube of circular shape, but it can be envisaged that it is introduced into a tube of any shape, such as for example an oval tube.
En outre, le turbulateur décrit précédemment comporte deux bandes de matière en hélice et un noyau centrale. L'invention est aussi applicable à un turbulateur comportant soit un noyau central et une seule et unique bande de matière soit une seule et unique bande de matière. In addition, the turbulator described above has two bands of helical material and a central core. The invention is also applicable to a turbulator comprising either a central core and a single strip of material or a single strip of material.
De plus, le turbulateur 1 peut être conformé suivant une disposition en épingle selon laquelle- deux turbulateurs voisins sont reliés entre eux par une partie radiale ou selon laquelle un turbulateur de grande longueur est cintré par son milieu de façon à obteni-r deux branches parallèles. In addition, the turbulator 1 can be shaped in a pin arrangement in which two neighboring turbulators are connected together by a radial part or in which a very long turbulator is bent through its middle so as to obtain two parallel branches. .
En outre, chaque turbulateur 1 peut être relié à chaque fois au turbulateur voisin par une partie transversale pour former un ensemble de turbulateurs appelés turbulateurs en grappe, comportant le même nombre de turbulateurs que de tubes. In addition, each turbulator 1 can be connected each time to the neighboring turbulator by a transverse part to form a set of turbulators called cluster turbulators, comprising the same number of turbulators as tubes.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8705585A FR2614407A1 (en) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Turbulator for a heat-exchanger tube, particularly for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8705585A FR2614407A1 (en) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Turbulator for a heat-exchanger tube, particularly for a motor vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2614407A1 true FR2614407A1 (en) | 1988-10-28 |
Family
ID=9350308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8705585A Pending FR2614407A1 (en) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | Turbulator for a heat-exchanger tube, particularly for a motor vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2614407A1 (en) |
Citations (5)
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1987
- 1987-04-21 FR FR8705585A patent/FR2614407A1/en active Pending
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