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@ " Perfectionnements aux échangeurs de tempéra- ture, à leurs plaques à ailettes, et procédé de construction d'échangeurs de température
La présente invention concerne les échangeurs de tem- pérature à ailettes et des procédés de construction de ceux-ci.
L'un des objets de l'invention est de construire un échangeur de température à ailettes à partir d'un tube con- tinu dont les volées parallèles se trouvent sur des centres très voisins.
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Un autre objet de l'invention est de réaliser un échan- geur de température à ailettes dont la tuyauterie est ferme- ment saisie par les ailettes.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un échan- geur de température à ailettes dont la construction n'exige que le minimum de main-d'oeuvre et de machinerie.
Un autre objet de l'invention est la réalisation d'un échangeur de température possédant un taux élevé d'absorption de la chaleur.
Dans les dessins : la figure 1 est une vue isométrique, en regardant vers le haut, d'un serpentin à ailettes conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en élévation d'une ailette con- forme à l'invention; la figure 3 est une vue en plan d'une conduite à fluide employée dans le dispositif conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe verticale pratiquée suivant la ligne A-A de la figure 1; la figure 5 est une coupe pratiquée suivant la ligne B-B de la figure 4; la figure 6 est une coupe d'un coude de retour de la conduite à fluide de la figure 3 ; la figure 7 est une coupe pratiquée suivant la ligne C-C de la figure 6 ; la figure 8 est une coupe pratiquée suivant la ligne D-D de la figure 6 ; la figure 9 est une variante de la conduite à fluide de la figure 3; la figure 10 est une autre variante de la conduite à fluide de la figure 3;
la figure 11 est une coupe pratiquée suivant les lignes E-E et F-F des figures 9 et 10 respectivement;
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la figure 12 est une représentation schématique montrant un procédé d'emboutissage des tubes dans les perforations des ailettes.
Dans la figure 1, un échangeur de température à ailet- tes se compose d'une conduite à fluide 2 à admission 3 et sor- tie 4 entre lesquelles se trouvent plusieurs séries volées parallèles communiquant entre elles par des coudes de retour 5. Sur les volées parallèles de la conduite à fluide 2 et en-
6, tre les coudes de retour opposés 5, plusieurs ailettes/dis- tantes les unes des autres, sont en engagement à friction avec la conduite à fluide 2. Les bords supérieurs des ailet- tes 6 ont des encoches 7 qui entrent en engagement à friction avec des barres d'entretoisement longitudinales 8 chassées dans les encoches.
Dans la figure 2,il est ménagé dans une plaque à ailet- tes métallique 6 des encoehes 7 dans chaque coin de droite et de gauche. La partie inférieure de la plaque à ailettes 6
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9, . r . présente des perforations1distantes l'une de l'autre prati- quées de préférence avec des emporte-pièces ronds, suffisam- ment déportées pour que l'ouverture 10 soit essentiellement plus petite que le diamètre 11 des perforations 9.
Dans la figure 3, la conduite à fluide 2 est en forme " nichée grâce aux coudes de retour 5. On remarquera que la matière de la conduite au niveau des coudes 5, est écrasée pour être amenée à des dimensions plus faibles, en certains points, que les dimensions de la conduite au niveau des volées parallèles. La raison de ceci sera expliquée en détail plus loin.
Dans les figures 4 et 5, la partie inférieure de la con- duite à fluide 2 est aplatie de manière à former des crêtes 12 disposées sous un certain angle par rapport à la.longueur des volées parallèles de la conduite à fluide 2. Les creux à
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fluide 13 se trouvent entre les diverses crêtes voisines 12.
Dans les figures 6, 7 et 8, le coude de retour est for- mé dans un appareil à cintrer convenable de manière que sa section C-C soit de forme sensiblement elliptique, en vue d' un objectif qui sera exposé plus loin tandis que la section D-D conserve sensiblement sa forme antérieure à l'opération du cintrage. La raison du changement de section le long des lignes D-D par rapport à la section de C-C est que,lorsque 1' on cintre ce tube à parois minces, sur un court rayon et sans le secours de dispositifs intérieurs destinés à empêcher le gondolage., vers l'intérieur,des parois du tube pendant le cin- trage, les parois du tube se gondoleraient vers l'intérieur au niveau du rayon intérieur de la courbure,à moins que les efforts accumulés ne soient soulagés en des points déterminés.
On a constaté que les matrices à cintrer, faites pour toutes les bosses représentées en D-D à former pendant l'opération de cintrage, permettent de transformer des tubes en cuivre de (0.0813cm.) 5/8" (1,587cm) de 0,032"/d'épaisseur de parois en coudes de retour commercialement acceptables de 5/8" (1,587cm) de rayon au centre du tube.
Dans les figures 9 et 10, on a représenté des coudes de retour 14 qui ont la même section que celle du tube avant le cintrage. Ces coudes de retour sont généralement, quand il s' agit de coudes à court rayon, formés avec des mandrins inté- rieurs en vue d'éviter le gondolage des parois du tube au ni- veau des coudes, pendant le cintrage.
La figure 11 montre une coupe dans la conduite suivant les lignes E-E de la figure 9 et les lignes F-F de la figure 10.
Dans les figures 7'et 11, les sections représentées doi- vent avoir une largeur moindre que la dimension des ouvertures 10 des perforations 9 de la plaque à ailettes 6 de la figure 2.
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Après avoir décrit les éléments de l'invention, on va à présent exposer la construction d'un serpentin conforme à l'invention.
On cintre,à l'aide de matrices appropriées ;,comme dit plus haut, des tubes en cuivre de 5/8" ( 1,587 cm) de diamè- tre extérieur pour leur donner la forme de la figure 3.
En faisant passer un morceau de matière appropriée dans une matrice convenable, on forme la plaque à ailettes 6 de la figure 2. Pour un tube de 5/8" ( 1,587cm) de diamètre exté- rieur, que l'on préfère employer, on poinçonne les perforati- ons 9 avec un emporte-pièces circulaire d'un diamètre de 0,640" ( 1,625 om ) supérieur de 0,015" ( 0,0401 cm ) au diamètre extérieur du tube de 5/8" ( 1587 cm ) employé. La plaque à ailettes 6 est,par rapport à l'emporte-pièces dans une posi- tion telle que la perforation 9 prenne jour au bord de la plaque à ailettes 6, comme représenté par la figure 2 et for- me une ouverture 10 ayant approximativement une largeur de 0,531" ( 1,349 cm ).
Après avoir posé la conduite formée 2, de la figure 3, sur une surface plane, on met alors les coudes de retour 5 de la partie droite de la figure 3 à la hauteur des lignes C-C de la figure 6 en engagement avec les ouvertures 10 des perforations 9 de la plaque à ailettes6 de la figure 2.
Comme les ouvertures 10 sont plus larges que la lar- geur du tube en C-C, la plaque à ailettes6se met facilement dans la position requise, après quoi on la pousse le long du tube pour l'amener dans sa position définitive.
Pour placer les ailettes le long de la conduite à leur espacement requis, on se sert de pièces espaceuses que l'on préfère fabriquer en bois dur bien que toute matière conve- nable puisse aussi être utilisée pour leur fabrication.
Après l'assemblage du serpentin, on dispose d'une série
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@ (3.'ailettes distantes les unes des autres avec une pièce espa- ceuse entre deux ailettes successives. On soumetalors l'ac- semblage à l'action d'une machine à emboutir représentée sché- matiquement par la figure 12 dans celle-ci, on fait usage d' une table fixe 15 servant de support à l'échangeur de tempéra- ture 1 à tubes à ailettes qui se déplace pas à pas dans la di- rection indiquée par la flèche. Une matrice 16 à saillies 17 sur sa face opératoire monte et descend de temps à autre et emboutit la conduite 2 pour lui donner une forme en D avec des crêtes faisant un certain angle le long de la partie plate de la section en D représentée par les figures 1, 4 et 5.
En soumettant les tubes à la pression pour leur donner la section en D, ils sont poussés sur les côtés des ouvertu- res 9 des plaques à ailettes 6 et les plaques à ailettes 6 sont maintenues fermement par la conduite 2.
Après que le tube 2 est introduit par pression dans toutes les ailettes, on enlève les espaceurs entre les plaques à ailettes voisines 6 et on introduit alors les barres longi- tudinales d'entretoisement dans les encoches 7, ce qui étan- çonne les arêtes supérieures des ailettes 6 et donne un as- semblage relativement solide.
Dans certains cas, on peut donner la préférence à des coudes de retour à section de tube entier et dans ce cas, on donnera aux coudes la forme représentée par la figure 9 dans laquelle la section E-E est légèrement aplatie à une dimen- sion moindre que 0,531" ( 1,349 cm ),ce qui permet aux pla- ques à ailettes 6 de tomber sur la conduite au niveau de ces parties aplaties, d'où elles peuvent être amenées dans leurs positions respectives.
D'autres fois, on peut préférer assembler les ailettes et les espaceurs dans un gabarit séparé et ensuite mettre le tube de conduite 2 dans l'assemblage, en engageant toutes les
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plaques à ailettes simultanément, sans qu'il soit nécessaire d'amener les plaques à ailettes dans leurs positions respec- tives après les avoir placées sur le tube à la hauteur de leurs sections aplaties. Dans ce cas, on aplatit toute la longueur des volées parallèles réunies par les coudes de retour, comme représenté par la figure 2, à une dimension moindre que 0,531" ( 1,349 cm ),qui est celle de la largeur des ouvertures 10 des plaques-ailettes 6, de la figure 2.
REVENDICATIONS.
1.) Echangeur de température à tubes à ailettes, possé- dant une ou plusieurs plaques à ailettes perforées, la perfo- ration ou les perforations de la dite plaque ou de chacune des dites plaques prenant jour sur un bord de la dite plaque ou des dites plaques et une conduite placée dans la dite perfora- tion ou les dites perforations, la conduite étant déformée pour combler la dite perforation ou les dites perforations.