BE494618A - - Google Patents

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BE494618A
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/124Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and being formed of pins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B23K11/004Welding of a small piece to a large or broad piece
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PROCEDE DE FABRICATION D'ARTICLES COMPOSES ET ECHANGEURS DE CHALEUR A 
GRANDES SURFACES OBTENUS PAR CE PROCEDE. 



   La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'ar- ticles composés, tels que des échangeurs de chaleur à grandes surfaces, ayant une paroi de base métallique et un certain nombre d'éléments étroitement es- pacés analogues à des barres en métal ayant un coefficient de conductibilité thermique élevé, partant de la base, et comprend le serrage d'un élément dans un support, tel qu'un mandrin, en un point voisin d'une extrémité de l'élé- ment, l'appui de l'extrémité de l'élément contre la surface de la paroi de base au moyen du support, le   pasbage   d'un courant électrique de faible volta- ge et de haut ampérage à travers la paroi et la partie de Isolément compri- se entre le support et la paroi, à l'aide duquel cette partie intermédiaire de l'élément est ramollie,

   et les parties venant en contact de l'élément et de la paroi sont portées à la température de soudure, et le maintien du pas- sage du courant et de l'application de la pression sur cet élément jusqu'à ce que la partie de l'élément juxtaposée à la paroi de base soit étalée sur la paroi de base et y soit soudée. 



   Le brevet américain n  2.469.635 déclare que la grande surface la plus efficace pour des échangeurs de chaleur consiste en éléments de fils ou analogues à des barres, en cuivre ou en un autre métal ayant un   coëffi-   cient de conductibilité thermique élevé, partant du tube ou d'une autre pa- roi de base et disposés parallèlement à intervalles étroitement espacés. La nécessité de fixer de façon intime et sûre l'élément à grande surface est, du reste, évidente, de même qu'il est désirable qu'il existe une bonne con- ductibilité thermique au joint. 



   La réalisation de ces objectifs évidents, pose cependant un problè- me embarrassant, aggravé du fait qu'un moyen quelconque utilisé'pour la fixa- tion des éléments doit se prêter à des procédés de production de fabrication, car autrement le facteur prix de revient serait un sérieux obstacle à l'adop- tion de cette structure idéale d'échangeur de chaleur. 

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   Une autre considération importante ayant une influence sur la   façor.   dont un échangeur de chaleur de ce genre peut être fabriqué, est la   nécessi-   té d'une répartition uniforme de la chaleur sur la surface totale de la paroi de base. Si l'influence de la grande surface sur la paroi de   base.,   c'est-à- dire l'élimination de chaleur de cette base ou la transmission de chaleur à cette base par les éléments à grande surface, n'étteint seulement qu'une pe- tite aire de la paroi de base au voisinage immédiat du point de fixation de   chaque   élément, les concentrations de chaleur qui en résultent causent des dé- gâts sérieux à la paroi de base.

   Par exemple, dans le cas d'un tube de   chau-   dière contenant de l'eau et entouré de gaz chauds circulant sur sa surface extérieure, les concentrations élevées de chaleur sur des aires localisées provoquées par une distribution irrégulière de la chaleur dans la paroi du tube, provoquent des places sèches du côté eau de la paroi. Ce phénomène est connu d'habitude sous le nom de Leidenforst. Ces places sèches donnent lieu à des surchauffes et à l'affaiblissement de la paroi du tube. 



   Par conséquent, tout moyen employé pour fixer la grande surface à la paroi de base doit tenir compte de la nécessité de distribution uniforme de la chaleur sur toute la surface de la plaque de base. 



   En reconnaissant entièrement ces conditions, la présente invention a pour but de créer un procédé pour fixer des éléments à grande surface con- stitués de fils ou de barres de cuivre ou d'un autre métal de grande conduc- tibilité à une paroi de base, à l'aide duquel une liaison parfaite est assu- rée entre les éléments à grande surface et la paroi de base, et à l'aide du- quel les conditions optima de transmission de chaleur entre chaque élément et la paroi de base, et une distribution sensiblement uniforme de la chaleur sur toute la paroi de base sont assurées. 



   L'application de la soudure électrique à la réalisation du but de cette invention, se suggère d'elle-même, et d'autres confrontés avec un pro- blème quelque peu semblable, ont essayé de trouver la solution dans ce pro- cédé. Le brevet américain n  2.   337.294   en est un exemple. Suivant ce bre- vet,on applique le procédé de soudage dit électropercuteur, mais ce procé- dé ne convient pas à la fixation d'éléments à grande surface sur la paroi de base d'un échangeur de chaleur.

   Les hauts voltages qu'il entraîne sont dan-   gereux.   Un fait plus important, cependant, consiste en ce que, par le sou- dage électropercuteur, l'élément est fixé à la paroi de base de telle manière que l'aire du joint est limitée au maximum à l'aire de la section transversa- le de l'élément, et par conséquent, une distribution adéquate de la chaleur sur   l'aire   totale de la paroi de base n'est pas réalisée. 



   La soudure à l'arc ne convient absolument pas à la fabrication d'ap- pareils d'échange de chaleur à grande surface, parce que : 
1) ses températures excessivement élevées affaiblissent et déforment la paroi de base; 
2) le temps nécessaire à chaque soudure et l'espace nécessaire à leur réalisation rendent le procédé économiquement irréalisable. 



   La soudure à résistance, et plus particulièrement le procédé qui en dérive, connu comme soudure par projection, présente par conséquent la seule possibilité. Il offre l'avantage d'un faible voltage, le voltage au point de soudure dépassant rarement trois volts. Mais les experts sont générale- ment d'accord pour déclarer que la soudure par résistance ne donne pas satis- faction pour la soudure de cuivre et d'autres métaux ayant un coefficient de conductibilité thermique élevé. 



   On peut noter, par exemple, les avis suivants : la Résistance Welding Manuel   1946;   page 231 : "La soudure par projection n'est en général pas recomman- dée pour le cuivre pur". page 107 Soudure par projection : "Le cuivre et le laiton sont considérés comme ne pouvant être soudés par ce procédé". 

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   2. - Mallory Résistance Welding Data Book, 1944 page   126   s Résultats de soudure par points 
Cuivre - pur   +   Acier C.R. (acier doux) soudabilité très mauvaise; faible résistance de la soudure. 



   Il ne se produit aucune masse de soudure réelle, on obtient un stick. 



   3. - Welding   Handbook,   1942,, page 870   "La   soudure de cuivre par points et par couture par résistance a été essayée de nombreuses fois, mais pas avec suffisamment de succès pour la considérer comme praticable industriellement". page   872 :   Soudure de cuivre désoxydé par points et par coutu- re à résistance :

  Il lorsqu' on- désire effectuer une fabrication par ce procédé, il est beaucoup plus in- diqué d'utiliser un laiton au silicium ou un allia- ge cuivre-nickel." 
On a trouvé cependant que, contrairement à l'opinion généralement admise dans l'art de la soudure, on peut appliquer la soudure à résistance au problème considéré, et, suivant la présente invention, il est possible, non seulement de fixer de fagon sûre les éléments à grande surface à la pa- roi de base avec une rapidité qui satisfait entièrement aux conditions de procédés de production de fabrication, mais également de fixer les éléments de grande surface de manière que l'aire du joint entre chaque élément et la paroi de base soit considérablement plus grande que l'aire de la section transversale de l'élément lui-même.

   Il en résulte que la transmission de chaleur entre les éléments et la paroi de base est suffisamment grande pour assurer une distribution de chaleur sensiblement uniforme sur toute la paroi de base. 



   Pour expliquer ce dernier fait, on peut remarquer brièvement que, suivant la présente invention, un pied ou une base élargie est formée sur chaque élément lorsqu'on le soude à la paroi de base, et ce pied couvre une aire de la paroi de base sensiblement plus grande que ce qui pourrait être recouvert par la section transversale de l'élément seulo C'est cette carac- téristique, en même temps que l'espacement étroit des éléments sur la paroi de base, qui confère à la structure obtenue ses bonpes caractéristiques de transmission de chaleur. Elle assure également la résistance mécanique dé- sirée au joint, car, bien que le joint puisse ne pas être aussi résistant par unité d'aire de métal de l'élément lui-même, l'augmentation de sa sur- face a un effet qui dépasse la compensation de cette différence. 



   Avec ces objectifs en vue, ainsi que d'autres, qui apparaîtront au cours de la description, cette invention a pour but le procédé nouveau et son application sensiblement tels qu'on les décrit plus particulièrement dans ce qui suit, et définis par les revendications en annexe, étant bien entendu que des modifications dans la réalisation précise de l'invention telle que décrite dans ce texte peuvent y être apportées, qui rentrent dans le domaine des revendications. 



   Les dessins en annexe représentent différents genres d'échangeurs de chaleur à grande surface qui peuvent être construits par l'application du procédé de cette invention, et représentent schématiquement une manière particulière de la mettre en pratique. 



   Sur ces dessins 
La figure 1 est une vue en coupe à travers un échangeur de chaleur convenant particulièrement à l'emploi dans des chaudières à vapeur du fait que la grande surface est montée à l'extérieur d'un tube à travers lequel peut passer le fluide de la chaudière; 

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 la figure 2 est une vue en élévation d'une partie de l'éehangeur de chaleur représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe à travers un échangeur de chaleur convenant. à des installations dans lesquelles le milieu fluide d'un côté de la paroi de séparation a sensiblement la même valeur du   coefficient   alpha que le milieu fluide de l'autre côté de cette paroi, de sorte qu'une grande surface peut être utilisée des deux côtés de la paroi;

   la figure   4   est une vue détaillée en coupe, à échelle agrandie, sui- vant le plan de la ligne   4-4   de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en élévation de front d'un segment de tambour de frein portant des éléments à grande surface qui y sont fixés conformément à l'invention; la figure 6 est une vue en coupe suivant le plan de la ligne 6-6 de la figure 5;' les figures 7 et 8 représentent des vues détaillées en coupe, à échel- le fortement agrandie, prises à travers le joint entre un élément à grande surface et la paroi de base, pour montrer la différence existant entre une soudure du caractère prévu dans le brevet américain n    2.337.294   et une sou- dure formée conformément à la présente invention;

   les figures 9 et 10 sont des vues en plan de sections d'un échangeur de chaleur, représentant respectivement les aires d'action thermique des joints correspondant aux figures 7 et 8; la figure 11 est une vue schématique représentant le premier étage du procédé de la présente invention lors de l'application d'éléments à grande surface à un tube; les figures 12 et 13 représentent schématiquement les étages inter- médiaire et final de la fixation des éléments à un tube; la figure 14 représente schématiquement le procédé de fixation des éléments sur les deux faces de la paroi de base pour produire la structure représentée sur les figures 3 et 4;

   la figure 15 est un diagramme qui peut servir à déterminer l'ampéra- ge du courant de soudure pour la soudure des éléments en cuivre à une paroi de base en acier, quand on connaît l'aire de la section transversale de l'é- lément ; la figure 16 est un diagramme représentant la force de soudure ou la pression correcte à appliquer pour la même combinaison de métaux; la figure 17 est un diagramme à l'aide duquel on peut déterminer la longueur dépassante de l'élément; et la figure 18 est un diagramme représentant la durée convenable de soudure pour la soudure d'éléments en cuivre à une paroi de base en acier. 



   En se référant particulièrement aux dessins en annexe et considérant en premier lieu la structure mécanique des échangeurs de chaleur construits par la mise en pratique de cette invention, le chiffre 5 représente la paroi de base dans chacun des différents échangeurs de chaleur représentés, à la- quelle, dans chaque cas, les éléments à grande surface 6 sont fixés, étroite- ment espacés les uns des autres. Dans l'échangeur de chaleur représenté sur les figures 1 et 2, la paroi de base 5 est constituée d'un tube d'acier con- venant spécialement à l'emploi dans des chaudières à hautes pressions, et les éléments à grande surface 6 sont en cuivre ou quelqu'autre métal ayant une conductibilité thermique élevée, et leurs points d'attache au tube sont uni- formément espacés le long de la circonférence du tube. 



   Dans l'échangeur de chaleur des figures 3 et 4, la paroi de base consiste en une tôle de séparation plate, située entre deux passages ou con- duites à travers lesquels deux fluides, par exemple des gaz de combustion et de l'air, peuvent passer. Puisque dans ce cas, les deux fluides ont la même 

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 valeur du coefficient alpha, les éléments à grande surface 6 dépassent des deux côtés de la paroi. 



   Dans le cas du tambour de frein représenté sur les figures 5 et 6, les éléments 6 dépassent d'un côté seulement de la paroi de base 5 pour dis- siper la chaleur produite sur la face intérieure de la paroi pendant l'appli- cation du frein. 



   Comme on le dit dans le brevet américain n    2469635,   les éléments à grande surface 6 sont analogues à des barres et ont un diamètre relative- ment petit, et sont placés parallèlement et étroitement   espaces,   
Dans le cas du tambour du frein, les éléments sont parallèles dans une direction, tandis qu'ils ne sont pas rigoureusement parallèles dans l'au- tre direction, mais, à cause du diamètre relativement grand du tambour ,leur disposition radiale se rapproche du parallélisme. Dans le cas du tube de chaudière représenté sur les figures 1 et 2, les éléments individuels 6 sont recourbés comme il est indiqué en   7,   pour les placer parallèlement les uns aux autres. 



   Bien que les éléments 6 aient de préférence une section transversa- le ronde, ils peuvent avoir une section transversale de toute forme désirée. 



   Quand les éléments à grande surface 6 dépassent de chaque côté de la paroi de base comme sur les figures 3 et 4, les éléments d'un côté de la paroi sont de préférence alignés suivant le même axe que ceux de l'autre cô- té de la paroi. 



   Comme on le voit le mieux sur la figure 7, le joint entre   chaque'é-   lément et la paroi de support, couvre une aire sensiblement plus grande que l'aire de la section transversale de l'élément lui-même. En d'autres termes, chaque élément de grande surface 6 porte un pied élargi ou une base 8 étalée sur la paroi de base 5 et intimement jointe à cette paroi. Grâce à cet élar- gissement des extrémités fixées des éléments 6, et à l'espacement étroit des éléments, l'influence thermique des éléments atteint toutes les parties de la paroi de base avec un effet sensiblement égal.

   Ce fait est du reste d'une importance énorme dans ce genre d'échangeur de chaleur dans lequel la paroi de base est construite en un métal ayant un coëfficient de transmission de chaleur inférieur à celui des éléments à grande surface, parce qu'il assure la distribution uniforme de chaleur sur toute la plaque de base et évite de grandes concentrations de chaleur sur des aires localisées. 



   Une comparaison des figures 7, 8 et 9 et 10 représente graphiquement l'efficacité du pied étalé 8. Sur les figures 7 et 8, les lignes pointillées 9 représentent les trajets de conduction de la chaleur, et les lignes 10, tracées perpendiculairement aux lignes 9 à l'intérieur de la paroi 5, sont des isothermes accusant la même différence de température sur les deux fi-   gures.   Ainsi, par exemple, si la distance entre des isothermes voisines représente une différence de température de cinq degrés, on voit que la dif- férence de température entre le fond du pied 8 (figure 7) et le côté opposé de la paroi de base, est considérablement moindre que 10 , tandis que pour la même distance dans la structure de la figure 8, la différence de tempéra- ture est de vingt-cinq degrés.

   Par conséquent, grâce au pied étalé 8, les isothermes 10 s'étendent beaucoup plus loin, comme on le voit en comparant les figures 9 et 10. 



   A l'aide d'études pratiques et de mesures effectives,on a détermi- né que lorsque les éléments sont espacés de manière à réaliser les condi- tions d'échange de chaleur les meilleures telles qu'elles sont décrites dans le brevet américain n  2.469.635, l'aire du pied, à son joint avec la surfa- ce de base, ne devrait pas être inférieure à une fois trois quarts l'aire de la section transversale de l'élément lui-même. 



   L'attention est attirée sur le fait que le joint représenté par la ligne 11, entre le pied 8 et la paroi de base 5, pénètre vers le bas à une certaine distance dans la paroi de base, de sorte que, dans le cas de la structure représentée sur les figures 3 et 4, les éléments métalliques op- 

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 posés se rapprochent étroitement l'un de l'autre. Bien qu'à l'oeil nu, ce joint entre l'élément et la paroi de base apparaisse sous forme d'une ligne bien définie, elle représente très probablement une   zône   dans laquelle les molécules de l'élément métallique se mêlent à celles du métal de la paroi de base. Dans tous les cas, lorsque le procédé de l'invention est convenable- ment appliqué, le joint est sain et tout aussi solide que   Isolément   lui-même. 



   La pratique du procédé suivant lequel les éléments sont fixés à un côté seulement de la plaque de base, comme dans la structure de la figure 1, est représentée schématiquement sur les figures 11, 12 et 13 et sur la figu- re 14. lorsque les éléments sont fixés des deux côtés de la paroi de base comme sur la figure 3. En général, elle comprend la technique de soudure dénommée à résistance, qui est caractérisée par le fait que le courant employé est d'un ampérage relativement élevé et de bas voltage.

   Comme il a déjà été dit, le voltage utilisé est compris entre un demi (0,50) et trois (3) volts au point de soudure, ce qui signifie que le voltage en circuit ouvert doit être compris entre environ un (1) et trente (30) volts, et l'ampérage est com- pris entre   50000   et   1500000   ampères suivant les métaux utilisés et l'aire de la section transversale des éléments, comme on l'explique avec plus de détails dans la suite. La chaleur nécessaire à la formation de la soudure résulte de la grande résistance électrique à l'endroit du joint entre les deux pièces. 



   La soudure à résistance comprenant la soudure par projection, qui constitue la branche de ce système liée le plus étroitement au procédé de cet- te invention, est, du reste, relativement ancienne, mais antérieurement, les experts ont toujours considéré comme impossible de souder directement par   ce=   procédé une pièce de petite section transversale et de haute conductibilité thermique par son bout à une grande surface, et spécialement à une grande sur- face d'un métal différent. Cette hypothèse est particulièrement bien admise dans le cas de fixation par leur bout d'éléments de fils ou de barres de cui- vre à une surface de tôle. Mais la présente invention obtient ce résultat, considéré apparemment comme impossible antérieurement, d'une manière pratique antérieurement adaptée aux procédés de production de fabrication. 



   Le procédé consiste à serrer l'élément en forme de barre dans un man- drin   12   à une distance déterminée en arrière de l'extrémité de l'élément de- vant être fixé à la paroi de base, et à appuyer l'élément contre la paroi de base. Lorsque les éléments sont fixés d'un côté seulement de la paroi de ba- se, on supporte celle-ci sur un siège 13 qui sert d'électrode, car il sert de raccord électrique à la paroi de base. Quand la paroi de base est un tube (comme sur la figure 1), le siège est recourbé. Pour une plaque plate, il doit être plat, et quand les éléments doivent dépasser des deux côtés de la paroi de base, comme sur la'figure 3, on utilise deux mandrins   12',   et la pa- roi 5 est supportée de façon convenable quelconque entre eux. 



   Il est du reste bien entendu que les surfaces de la paroi de base et les extrémités des éléments qui doivent être fixés à la paroi de base, doi- vent être tout à fait propres avant d'exécuter la soudure. 



   Lorsque les pièces sont appuyées l'une contre l'autre, on fait pas- ser à travers elles ainsi qu'à travers le joint qui les sépare un courant é- lectrique de haut ampérage et de bas voltage, et ceci a lieu (sur les figures 11, 12 et 13) en raccordant chaque moitié du mandrin à une borne de la sour- ce de courant 14 par des conducteurs 15, et raccordant le siège   13   à l'autre borne de la source de courant par un conducteur 16, et sur la figure 14, en raccordant les deux moitiés d'un mandrin   12'   à une borne de la source de cou- rant et raccordant les deux moitiés de l'autre mandrin à l'autre borne de la source de courant. 



   Pour éviter un chauffage nuisible du mandrin et le collage de l'élé- ment 6 à ce mandrin, on refroidit le mandrin de toute manière appropriée, par exemple, en faisant circuler un liquide réfrigérant à travers une jaquet- te 17. 



   Grâce à ce refroidissement, la partie de l'élémént serrée et celle qui s'étend au-dessus et au-delà du mandrin, sont maintenues en-dessous des 

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 des températures de recuit, pour être sûr que la dureté désirée de l'élément ne soit pas influencée au cours de l'opération de soudure. La partie de l'é- lement directement voisine de la surface du support est cependant recuite. 



  Ceci est désirable car dans la construction de l'échangeur de chaleur repré- senté sur les figures 1 et 2, par exemple, tous les éléments, lorsqu'on les applique, sont placés raidalement par rapport au tube comme on l'indique en traits pointillés sur la figure 1, et sont ensuite recourbés vers le bas pour être rendus parallèles. 



   Lorsqu'on appuie l'élément contre la paroi et pendant le premier mo- ment court où le courant passe, l'extrémité inférieure de l'élément se   ramol-   lit et commence à s'étaler comme on le montre sur la figure 12. De même, le métal de la paroi de base 5 commence à se ramollir et en un temps très court, la température de soudure est atteinte dans les deux pièces. Immédiatement après, on coupe le   couranto   Lorsque la soudure est complète, le métal de l'é- lement pénètre dans beaucoup de cas de façon effective dans la masse de la paroi de base, comme on l'indique en 11 sur la figure 7. 



   Pendant les étages finals de l'opération, le mandrin peut   s'appuyer   fortement contre le pied refoulé 8 pour lui.donner la forme voulue, comme on le montre sur la figure 13, étant bien entendu que le fond du mandrin reçoit la forme appropriée à ce but. 



   Chacun des facteurs,   c'est-à-dire   le courant, la grandeur de la pres- sion ou'de la force de soudure, la longueur de l'élément dépassant en-dessous du-mandrin et désignée par "L", et la durée pendant laquelle le courant passe, ont une influence importante sur le succès du procédé. Chacun de ces facteurs varie avec l'aire de la   section   transversale de l'élément, comme on peut le voir en examinant les diagrammes représentés sur les figures 15-18. Les cour- bes de ces diagrammes représentent un exemple d'application de l'invention, en particulier l'application d'éléments de cuivre sur une paroi de base en acier. Dans chaque cas, le facteur à déterminer est porté en fonction de l'aire de la section transversale de l'élément, considérée comme abcisse sur le diagramme et représentée en mm2.

   Ainsi, pour un élément (cuivre) de 20 mm2 par exemple, le courant optimum de soudure est de 150000 ampères; la pres- sion ou la force de soudure est de 200 kgrs; la longueur L (dépassant d'un élément depuis le mandrin jusqu'à la paroi de base) 4,8 mm; et la durée de soudure (passage du courant) est de 0,25 seconde. 



   Les courbes mentionnées ci-dessus ont été obtenues au moyen des for- mules suivantes : durée de soudure : t = 0,05 ¯ 0,05 +   (13 +   7) x A x 10 - 3 
Courant de soudure : 
C1 + C2 
I = 1 (1000 +   (70 +-   50 + 4,1 x ) x A 
Vt 2 
Force de soudure : 
F = 7 ¯ 3 (10 + A) 
Longueur dépassante 
L = 0,19 ¯ 0,12   (7 + A)   dans lesquelles A = Aire de la section transversale de l'élément mm2 L = Longueur dépassant depuis le mandrin mm t = durée de soudure secondes I = Gourant de soudure (la racine carrée de la moyenne des carrés des courants)

   ampères Ci = Conductibilité électrique de l'élément   %   de cuivre 

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 C2 = Conductibilité électrique de la paroi de base % de cuivre F = Force de soudure Kgro et où les constantes pour Cl et C2 sont les suivantes 
 EMI8.1 
 
<tb> cuivre <SEP> = <SEP> 100 <SEP> 
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> 65
<tb> 
<tb> Alliages <SEP> d'aluminium <SEP> 40
<tb> 
<tb> Acier <SEP> = <SEP> 15
<tb> 
<tb> Acier <SEP> antirouille <SEP> 18/8 <SEP> 2
<tb> 
 
Gomme on l'a remarqué précédemment, l'aire du joint réel, qui est du reste la même que l'aire du fond du pied ou de la base, ne doit pas être inférieure à une fois trois quarts   (1-3/4)   l'aire de la section transversale de l'élément lui-même.

   Il faut également observer que cette aire est en rai- son inverse de l'aire de la section transversale de l'élément, c'est-à-dire que pour les éléments de petites dimensions, l'aire de la base doit être pro- portionnellement plus grande que.pour des éléments de grande dimension. Ce- ci résulte du fait que les fils de plus petits diamètres offrent une absorp- tion de chaleur plus élevée que les fils de grands diamètres, de sorte que la quantité de chaleur transmise à la paroi de base est plus grande dans le cas d'éléments de dimensions plus petites. Comme il est dit dans le brevet américain n  2.469.635, les éléments ont des dimensions comprises entre 3 mm2 et 50 mm2.

   Le rapport minimum de 1,75 s'applique ainsi aux éléments de 50 mm2 et pour les dimensions plus faibles (3 mm2), le rapport ne doit pas être inférieur à environ 2,5 pour obtenir une bonne transmission de chaleur. 



   L'épaisseur de la paroi de base n'a pas une trop grande importance. 



  D'ordinaire, cependant, l'épaisseur de la paroi de base se détermine par les pressions des fluides traités, et évidemment, pour obtenir les conditions de transmission de chaleur les meilleures, les parois doivent être aussi minces que possibles pour¯autant que la paroi non déformée ne soit pas suffisamment mince pour que pendant l'opération de soudure, elle se déforme ou se brise. 



   Bien que l'exemple couvert par les diagrammes et les formules don- nées plus haut concerne l'application d'éléments de cuivre à une paroi de base en acier, le tableau des constantes Ci et C2 comprend l'emploi de l'a- luminium et des alliages d'aluminium pour les éléments, de sorte qu'en rem-   @   plaçant les constantes des formules données par les valeurs appropriées, on peut utiliser ces formules pour la fixation d'éléments en aluminium à une pa- roi de base en acier, et du reste, en utilisant ces formules corrigées, on peut tracer des courbes appropriées correspondant à celles des figures   15-180   
D'après la description qui précède, faite en se référant aux des- sins en annexe, on s'aperçoit aisément, pour ceux versés dans le métier,

   que l'invention fournit un procédé exceptionnellement rapide pour la fixation d'éléments à grande surface à la paroi de base d'un appareil d'échange de cha- leur et d'objets composés analogues. 



   REVENDICATIONS. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. 1. - Procédé de fabrication d'un article composé ayant une paroi de base métallique et un certain nombre d'éléments métalliques analogues à des barres, et étroitement espacés partant de la base, le métal ayant un coëfficient de dilatation thermique élevé, caractérisé en ce qu'on serre un élément dans un¯support, tel qu'un mandrin, en un point voisin d'un bout de l'élément, qu'on appuie le bout de l'élément contre la surface de la paroi de base au moyen du support,qu'on fait passer un courant électrique de bas voltage et de haut ampérage à travers la paroi et la partie de l'élément comprise entre le support et la paroi, de manière que cette partie intermé- diaire de l'élément.se ramollisse, et que les parties en contact de l'élé- ment et de la paroi soient portées à la température de soudure,
    et qu'on maintient le passage du courant et la pression sur l'élément jusqu'à ce que <Desc/Clms Page number 9> la partie de l'élément juxtaposée à la paroi de base soit étalée et soudée à la paroi de base.
    2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, lors- que le métal de l'élément a une conductibilité électrique comprise entre 100 et 30 % de celle du cuivre pur, et que la paroi de base est en un métal ayant une conductibilité électrique comprise entre 1 et 20 % de la conductibilité du cuivre pur, la longueur de l'élément dépassant du support est déterminée par la formule : L = 0,19 0,12 (7 + A) dans laquelle A = l'aire de la section transversale de l'élément en mm2; et L = longueur dépassante du support en mm.
    3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas ou le métal de l'élément a une conductibilité électrique compri- se entre 100 et 30 % de celle du cuivre pur et que la paroi de base est en un métal ayant une conductibilité électrique comprise entre 1 et 20 % de la conductibilité du cuivre pur, la force avec laquelle on appuie l'élément con- tre la paroi de base est déterminée par la formule F = 7 = 7 ¯ 3 (10 + A) où F = Force de soudure en Kgs, et A = Aire de la section transversale d'un élément en mm2.
    4. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où le métal de l'élément a une conductibilité électrique comprise en- tre 100 et 30 % de celle du cuivre pur et que la paroi de base est en un mé- tal tal ayant une conductibilité électrique comprise entre 1 et 20 % de la conductibilité de cuivre pur, la durée du temps pendant lequel on fait passer le courant,est déterminée par la formule t = 0,05 + 0,05 + (13 + 7) A 10-3 où t = Durée de la soudure en secondes, et A = Aire de la section transversale de l'élément en mm2.
    50 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lors- que le métal de l'élément a une conductibilité électrique comprise entre 100 et 30 % de celle du cuivre pur, et que la paroi de base est en un métal ayant une conductibilité électrique comprise entre 1 et 20 % de la conductibilité du cuivre pur, le courant a une valeur déterminée par la formule EMI9.1 1 = 1 .[looo + (o + 50 + 4,1 x ¯-l¯z 2) ] Vt où I = Courant de soudure (racine carrée de la moyenne des carrés du courant) en ampères t = Durée de la soudure en secondeso Cl = Conductibilité électrique de l'élément en % de celle du cuivre.
    C2 = Conductibilité électrique de la paroi de base en % de celle du cui- vre, et A = Aire de la section transversale de l'élément en mm2.
    6. - Procédé suivant les revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on refroidit le support pour éviter l'adhérence entre ce support et l'élément serré-par le support, et également pour limiter le recuit de l'élément, pro- venant de l'élévation de sa température, jusqu'à une faible distance du bout de l'élément devant être fixé.
    7. - Procédé suivant les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on forme au bout de l'élément fixé, une base d'une contenance volumétrique notable de manière à faciliter une distribution uniforme de la chaleur sur la totalité de l'aire de base et dans la paroi de base. <Desc/Clms Page number 10>
    8. - Procédé suivant les revendications 1 à 7, pour la fabrication d'un appareil d'échange de chaleur dans lequel la paroi de base comprend un tube métallique ou autre corps creux, caractérisé en ce qu'on fait dépasser les éléments de la paroi de base de manière que les points de fixation des éléments soient distribués de façon sensiblement égale le long de la circon- férence de la surface extérieure de la paroi de base, et que les éléments fixés sont recourbés à leurs parties recuites, si on le désire, de manière à placer la totalité des éléments sensiblement parallèlement les uns aux au- très.
    9. - Procédé suivant les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le passage du courant et la pression sur l'élément sont maintenus jus- qu'à ce que la partie de la surface de la paroi de base contre laquelle on appuie l'élément et la partie de l'élément qui s'y appuie deviennent plasti- ques, et que l'élément pénètre en-dessous de la surface de la paroi de base pour réduire l'épaisseur de la paroi de base, et qu'il y soit soudé.
    10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on étale la partie de l'élément qu'on appuie sur la paroi de base de manière à former une partie en forme de tablier qui soude l'élément à la paroi.
    11.- Procédé suivant les revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on serre les éléments de préférence dans deux mandrins indépendant sen- siblement opposés, placés l'un de chaque côté de la paroi de base, et que, pour le reste, le procédé est appliqué suivant une quelconque des revendica- t ions 1 à 10 en appuyant simultanément les éléments contre la paroi de base.
    12.- Echangeur de chaleur construit suivant les revendications 1 - 11, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi de base. une grande surface sous forme d'éléments métalliques analogues à des barres en un métal ayant une conductibilité thermique élevée, et des moyens pour fixer intimement les éléments analogues à des barres à la paroi de base, ou au moins la partie ter- minale de l'élément fixé est sensiblement perpendiculaire à la paroi de base, ces moyens consistant en joints fondus directement entre le métal de la paroi et le métal des éléments sans substance étrangère intermédiaire, et où le mé- tal des éléments est refoulé et étalé sur la paroi de base à l'endroit du joint, de manière que l'aire du joint soit plus grande que l'aire de la sec- tion transversale de l'élément lui-même.
    13.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les parties de base d'éléments adjacents à grande surface sont suf- fisamment grandes pour être sûr que les trajets du flux thermique venant de la partie de base d'un élément à grande surface vers l'intérieur de la paroi de base, recouvrent ou bordent de façon notable celles des éléments à grande surface immédiatement voisins de manière à assurer une distribution sensible- ment uniforme de chaleur dans la paroi de base.
    14.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les éléments à grande surface sont étirés à l'état dur sensiblement sur toute leur longueur, mais sont recuits sur une petite distance touchant à leur joint avec la paroi de base.
    15.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'aire de la partie de base ref oulée de chaque élément à grande surface à son joint avec la paroi de base n'est pas inférieur à une fois trois quarts (1, 3/4) l'aire de la section transversale normale de l'élément.
    16.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de base est réduite à l'endroit du.joint de chaque élément avec elle.
    17.- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi de base en un métal ayant un faible coëfficient de conductibilité thermique par rapport au cuivre et des éléments à grande surface en forme de barres, opposés les uns aux autres, en un métal ayant un coëfficient de conductibilité thermique plus élevé, fixés à des faces opposées de la paroi de base. <Desc/Clms Page number 11>
    180- Echangeur de chaleur suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les éléments à grande surface d'un côté de la paroi de base ont sen- siblement le même axe que les éléments voisins placés de l'autre coté.
    19.- Echangeur de chaleur suivant la.revendication 17, caractérisé en ce que chaque élément à grande surface d'un côté de la paroi de base a le même axe qu'un élément à grande surface placé de l'autre côté de la paroi de base,et que l'épaisseur de la paroi entre chaque paire d'éléments coaxiaux est inférieure à l'épaisseur normale de la paroi de base.
    200- Echangeur de chaleur suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la paroi de base est constituée d'un tube ou autre corps creux, et que les joints entre les éléments à grande surface et le tube ou l'autre corps sont sensiblement équidistants le long de la circonférence du tube, les élé- ments étant sensiblement parallèles les uns aux autres.
    210- Echangeur de chaleur suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les éléments d'un côté d'un plan médian contenant l'axe du tube sont recourbés au voisinage de leurs joints de manière à former un groupe d'éléments parallèles, et que ceux de l'autre côté de ce plan sont disposés de même, de manière à former un second groupe opposé d'éléments parallèles.
    220- Procédé de fabrication d'un article composé sensiblement tel que décrit et représenté dans les dessins en annexe.
    23.- Articles composés construits suivant les revendications 1 à 11 et 220
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1586404A4 (fr) * 2002-11-23 2008-09-03 Yoshitaka Aoyama Procede de soudage d'une piece en forme de tige sur une pluralite de plaques d'acier empilees

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1586404A4 (fr) * 2002-11-23 2008-09-03 Yoshitaka Aoyama Procede de soudage d'une piece en forme de tige sur une pluralite de plaques d'acier empilees

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