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" PERFECTIONNEMENTS AUX ELEMENTS D'ECHANGE THERMIQUE A AILETTES HELICOÏDALES ET LEURS PROCEDES DE FABRICATION "
La présente invention a pour objet des perfection- nements aux éléments d'échange thermique et particulièrement à ceux du type comprenant un corps tubulaire pourvu, sur la surface extérieure, d'une ou de plusieurs ailettes disposées en hélice comme un filetage.
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L'invention permet la réalisation d'un élément d'échange thermique à ailettes hélicoïdales d'une qualité supérieure et se caractérise par une liaison de grande conduc- tibilité thermique très efficace entre le corps tubulaire et son ailette hélicoïdale.
Dans l'élément d'échange thermique, d'une qualité supérieure, établi suivant l'invention, l'ailette hélicoïdale est supportée et maintenue en place rigidement contre tout déplacement par rapport au corps tubulaire.
Selon l'invention, on réalise une construction dans laquelle une liaison mécanique, durable, résistante et d'une conductibilité thermique très efficace, est effectuée entre une ailette hélicoïdale et un corps tubulaire, malgré l'exis- tence d'un jeu appréciable entre le bord interne de l'ailette hélicoïdale et la surface adjacente du corps tubulaire.
L'invention s'étend, en outre, à un procédé perfec- tionné au moyen duquel des éléments d'échange thermique à ailettes hélicoïdales du type indiqué ci-dessus peuvent être obtenus facilement et économiquement.
Pour les raisons indiquées notamment oi-dessus, l'invention a pour objet un corps tubulaire, une ailette hélicoïdale s'étendant autour de la surface extérieure de ce corps et une bordure ou fil hélicoïdal de fixation et de maintien s'étendant en hélice autour du corps tubulaire et d'une manière étroitement adjacente au bord interne de l'ai- lette hélicoïdale en position pour supporter et maintenir l'ailette hélicoïdale lorsque l'élément est utilisé.
Le fil est de préférence polygonal (triangulaire ou rectangulaire) en section transversale et, suivant une forme de réalisation, on utilise une paire de fils complémentaires espacés l'un de l'autre pour maintenir l'ailette étroitement serrée entre eux.
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Le fil (ou les fils) de maintien peut, si on le dé- sire, être fixé à la fois sur le corps tubulaire adjacent à l'ailette et sur le bord interne de cette ailette.
L'invention s'étend également à un procédé, qui sera entièrement décrit ci-après, pour fixer l'ailette hélicoïdale au corps tubulaire.
L'invention s'étend encore à d'autres points parti- culiers qui apparaîtront dans le texte suivant, fait en ré- férence au dessin annexé, donné à titre d'exemple seulement, dans lequel :
La figure 1 est une élévation latérale. avec ar- rachement, d'une forme de réalisation d'un élément d'échange thermique à ailette hélicoïdale établi suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en bout correspondante.
La figure 3 est une coupe avec arraohement et à plus grande échelle, faite suivant la ligne 3-3 de la figure 1 et montrant une partie d'un élément pourvu d'un revêtement complet de soudure ou similaire.
La figure 4 est une perspective, avec arrachement, d'un fil de maintien utilisé dans les constructions des fi- gures 1 à 3 inoluse.
La figure 5 est un plan sohématique illustrant un procédé de fabrication d'un élément d'éohange thermique à ailettes selon la présente invention.
La figure 6 est une coupe longitudinale, avec arrachement, correspondant à la figure 3 mais montrant une autre construction suivant l'invention.
La figure 7 est une perspective, avec arrachement, d'un fil de maintien avec revêtement, ce fil étant employé à la figure 6 .
La figure 8 est une coupe longitudinale avec arrachement montrant encore un autre procédé de fixation des ailettes hélicoïdales et des fils de maintien sur le corps tubulaire
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L'élément d'échange thermique, représenté sur les figures 1 à 3 incluse, comprend un corps tubulaire 10 autour de la surface externe duquel s'étend en hélice une ailette hélicoïdale 11 en forme d'un copeau dont le plan transversal s'étend en principe perpendiculairement à l'axe du corps.
Autour du corps 10 s'étend également, en contact intime avec la périphérie de celui-ci et avec la partie in- terne de l'ailette hélicoïdale, une paire de fils 12 et 13 complémentaires de maintien qui s'étendent respectivement en hélice le long des côtés opposés de l'ailette hélicoïdale
11, comme mieux montré particulièrement à la figure 1.
Comme représenté plus spécialement en référence aux figures 3 et 4 , les fils 18 et 13 sont de forme polygo- nale (triangulaire) de manière à constituer une aire maxi- mum de contact avec la surface adjacente du corps tubulaire 10 et les surfaces latérales adjacentes de l'ailette héli- coidale 11 . Par ce moyen, une grande conductibilité thermi- que est obtenue, entre le corps tubulaire 10 et l'ailette 11 ce qui ne serait pas le cas si les fils n'étaient pas employés; De plus, les fils assurent une bonne conductibilité thermique entre les éléments 10 et 11 même si un jeu ap- préciable existe entre le bord interne de l'ailette hélicoi- dale 11 et la périphérie du corps tubulaire 10.
Le corps tubulaire 10, l'ailette hélicoïdale 11 et les fils de maintien 12 et 13 disposés hélicofidalement ou leurs équivalents, sont constitués en une matière présen- tant un degré élevé de conductibilité thermique telle que le cuivre ou le laiton. De préférence, aussi, les fils 12 et 13 et l'ailette hélicoïdale 11 sont fixés à la fois au corps tubulaire 10 et les uns, aux autres. Cette fixa- tion peut être réalisée d'un grand nombre de manières dif- férentes telles par exemple, qu'en immergeant l'assemblage
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dans un bain de soudure, d'étain ou autre matière appropriée ayant un point de fusion plus bas que celui de la matière constituant les éléments 10 à 13 inclus pour obtenir un revêtement 14 comme représenté schématiquement sur la partie droite de la figure 3 .
Lorsque l'élément a été d'abord convenablement traité avec un fondant ou un décapant approprié; la matière 14 de revêtement s'écoule par at- traction capillaire entre les surfaces continues des éléments 10 à 13 inclus.
Dans certains cas, cependant, spécialement lorsque les éléments sont constitués par du cuivre, il peut être désirable de laisser l'extérieur de l'élément d'échange ther- mique sans revêtement de manière à tirer parti du coefficient de transmission thermique élevé de la matière à base de cuivre.
Les ailettes 11 peuvent être montées sur le corps 10 de toute manière appropriée, par exemple, par enroule- ment hélicoïdal, sur ohamp d'une bande de métal sur le corps suivant la pratique antérieure ou bien l'ailette hélicoïdale peut être établie sous une forme hélicoïdale avant son appli- cation sur le corps 10 . Dans ce cas, il est désirable d'ancrer, par brasage ou similaire, les extrémités des fils complémentaires 12 et 13 sur le corps 10 comme par exemple, en 12a et 13a avant que ces fils soient enroulés en posi- tion sur le corps, cette opération d'enroulement étant préfé- rable bien que, si on le désire, les fils 12 et 13 peuvent également être conformés préalablement en hélice.
La figure 5 représente schématiquement un mode de fabrication d'éléments d'échange thermique établis selon la présente invention. Dans cette figure, une bande ou ailette 15 établie préalablement sous une forme hélicoïdale de toute matière appropriée est placée sur un corps 16, les spires de l'ailette étant espacées les unes par rapport aux autres
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comme il se trouve. Les/deux fils 17 et 18 complémentaires de maintien sont fixés en 17a et 18a à la périphérie du corps 16 et espacés l'un de l'autre d'une distance oorres- pondant, en principe, à l'épaisseur de la bande ou ailette 15.
Les fils 17 et 18 peuvent être ronds, rectangu- laires ou ils peuvent présenter, en section transversale, toute autre forme appropriée. Ces fils peuvent passer sur un galet 19 à gorges monté dans un chariot 20 qui est déplacé longitudinalement au corps 16 lorsque celui-ci est entraîné en rotation à une vitesse prédéterminée de manière à provoquer l'enroulement des fils de maintien 17 et 18 autour du corps
16 à l'angle d'inclinaison de l'hélioe oorrespondant à ce- lui que l'on désire obtenir pour la partie interne de la bande ou ailette 15 dans l'élément terminé.
Comme le corps 16 est déplacé en rotation et que le chariot 20 est entraîné en translation pour se déplacer longitudinalement par rapport au corps, les fils 17 et 18 sont enroulés sur le corps 16 à la manière indiquée pré- cédemment et obligent les spires, espacées de quantités va- riables (montrées à droite sur la figure 5 ) de la bande 15, à s'espacer d'une quantité désirée les unes par rapport aux autres comme indiqué à gauche sur la figure 5, Après 1'as- semblage de l'élément, comme décrit, les fils 17 et 18 peu- vent être fixés sur toute la longueur de l'élément 16 et également aux parties adjacentes de la bande ou ailette 15 de toute manière appropriée, telle, par exemple, que par im- mersion de la totalité de l'élément dans un bain de soudure.
d'étain ou autre matière appropriée qui peut être fondue à des températures relative)gent basses.
Comme montré aux figures 6 et 7. le ou les fils de maintien 21 peuvent présenter,' en section transversale, uhne forme rectangulaire et ils peuvent être poursus, avant leur applioation sur le corps tubulaire 22. d'un revêtement
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23 d'étain, de soudure ou similaire ayant un point de fusion plus bas que la matière constituant les fils.
Les fils 21 peuvent être pourvus du revêtement désiré en les passant dans un bain de soudure fondue ou si- milaire et tandis que le fil est chaud il est essuyé pour enlever l'excès de matière de manière que le revêtement pré- sente une épaisseur relativement beaucoup plus petite que celle indiquée schématiquement aux figures 6 et 7.
Lorsqu'un ou plusieurs fils ainsi revêtus sont disposés hélicordalement sur l'extérieur du corps 22, en avec contact étroit /. la partie interne des spires de l'ailette 24 et que l'élément ainsi revêtu est soumis à une tempé- rature suffisamment élevée, après application d'un fondant ou d'un déoapant, un revêtement 23 , sur le, ou les fils, sert à fixer les fils ou les fils au corps 22 et à l'ailette hélicoïdale 24 , De plus, de petites quantités de soudure pénètrent entre les surfaces oontiguës du corps 22 et de l'ailette hélicoïdale 24 .
Si on le désire et comme montré schématiquement à la figure 8 , un corps 25 peut être pourvu, sur sa sur- face externe, d'un revêtement 26 de soudure ou similaire appliqué préalablement au montage de l'ailette hélicoïdale et d'un fil 28 de maintien. Par l'utilisation d'un fondant ou décapant approprié et en chauffant l'élément à une tem- pérature suffisamment élevée, le revêtement 26 peut être fondu pour provoquer la fixation de l'ailette hélicoïdale et du fil sur le corps 25 . Pendant cette opération, une action capillaire provoque aussi l'infiltration du revêtement fondu 26 entre les surfaces oontiguës du fil et de l'ai- lette hélicoïdale 27 pour fixer ainsi les deux éléments entre eux.
D'après ce qui précède, on voit que, par l'emploi
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d'un ou de plusieurs fils de maintien qui restent en perma- nence en position lorsque l'élément est utilisé, un chemin de conductibilité thermique, d'une efficacité maximum,est assuré entre l'ailette hélicoïdale et le corps malgré que l'ailette hélicoïdale n'ait pas été forcée sur la périphérie du corps. L'efficacité du chemin de conductibilité thermique, dont on vient de parler, peut en outre être augmentée en fixant les éléments comme ci-dessus décrit.
Ainsi, non seulement les propriétés de conductibilité tehermique sont améliorées mais les ailettes sont espacées d'une façon pré- cise par les fils et la tendance des ailettes à se déplacer est réduite sinon complètement supprimée.
L'invention peut être mise en oeuvre/d'autres ma- nières qui, tant qu'elles ne changent rien aux caractéris- tiques générales ni au but indiqué, restent comprises dans le cadre de cette invention. Les réalisations décrites et représentées n'ont été données qu'à titre indicatif et non limitatif.
REVENDICATIONS
1 - Elément d'échange thermique à ailette héli- coidale comprenant un corps tubulaire et une ailette héli- coidale s'étendant autour de l'extérieur du corps, ceracté- risé par au moins une bordure ou fil de maintien s'étendant également en hélice autour du corps tubulaire, en contact avec le bord interne de l'ailette hélicoïdale en position, pour supporter et maintenir la dite ailette hélicoïdale lorsque l'élément est en usage.