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Dans les appareils de chauffage ainsi que de refroidissement, tels que des économiseurs et des réfri.. gérateurs, respectivement, on prévoit quelquefois des tubes dits à ailettes, c'est-à-dire comportant des euil tes ou des saillies destinées à augmenter la transmis- sion de la chaleur ou l'effet de refroidissement par un accroissement de la surface absorbant ou propageant la chaleur du côte de l'élément échangeur de chaleur où les plus bas coefficients de transmission de chaleur (0( -valeurs) se présentent.
On fabrique les tubes à ailettes connus, soit en emmanchant à force des bagues, poinçonnées dans des tôles, sur le tube, soit encore en enroulant une bande de fer plat autour du tube. Il est d'une importance con siaérable que le contact entre l'ailette et le tube soit parfaite car sinon la transmission ae la chaleur est di- minuée.
En combinant le chauffage de la bande avec l'enroulement de cette dernière, le bord extérieur de la bande peut s'étirer, le contact entre la bande et le tube étant alors amélioré par le retrait ultérieur de la bande.
Toutefois, la possibilité n'étirer le bord ex- térieur de la bande est limitée à ce oui a pour coné-- qyence que la hauteur et l'épaisseur de la bande devien- nent relativement petites, n raison du fait que la bande et le tube ne se dilatent pas de façon semblable, lors des variations ae température, le contact entre ces der- niers est fréquemment altéré avec le temps.
On e propose de ménager des fentes oens le boru extérieur ae la bande en vue de faciliter l'opération
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d'anroulement et d'empêcher les déformations latérales indésirables de la bande. Toutefois, dans ce cas, la structure du joint, entre la paroi du tube et l'ailette, du point de vue de la transmission ce chaleur, ne s'est pas révélée satisfaisante, étant donné que la bande n'a été soudée au tube qu'en certains points espèces. On ne pouvait éviter la présence ce jeux entre la bande et le tube dans les intervalles situés entre ces points et, par suite, la transmission ce la chaleur se trouvait réduite dans une mesure extrêmement importante en des parties essentielles de la longueur de la bande.
Cet inconvénient s'accentue si le tube a une section d'une forme autre que circulaire, par exemple une section po- lygonale.
Conformément aux autres procédés connus, on a fixé à la paroi du tube, par scuaege, une aile au bord intérieur de l'ailette, c'est-à-dire qu'on a utilisé une matière de nature chimique &utre que celle de l'ailette ou du tube. Par voie de conséquence, il se proauisait une corrosion et des tensions qui étaient préjudiciables à l'échangeur de chaleur et réduisaient sa duéée. Le fait de prévoir une aile angulaire entraîne également une complication de la fabrication.
Grâce à la présente invention, on a entièrement éliminé ees inconvénients, étant donné que l'opération d'enroulement peut être effectuée à froid et que la bande. peut avoir une épaisseur et une hauteur permettant les meilleures absorption et dissipation de l3 chaleur et, du fait que la bande est., soudée au tube, on obtient un élément homogène, dans lequel la transmission de la cha- leur entre la bande et le tube n'est pas empêchée.
, Afin que la bande puisse se prêter plus facile- ment à la formation d'une ailette sur le tube sans cou-
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rir le risque de ruptures dans la partie périphérique de le bande, cette dernière présente, de préférence avant son enroulement, d'une manière connue, des fentes ou in- cisions s'étendent transversalement dans le bord tourne vers l'extérieur à partir du tube après l'opération d'en- roulement et, de plus, la bande est soudée à la paroi du tube le long de tout son bord par un cordon de soudu- re continu. Par suite du chauffage de la bande fendue cours de l'opération de soudage, cette bande épouse @cilement me forme de la paroi du tube.
Il .'est révé- lé important que la soudure soit effectuée de manière à obtenir une soudure convenable de part en part et, une base d'ailette bien formée à l'endroit du raccordement.
Le plus, le tube et le cordon de soudure ainsi que la bande doivent être constitués par la même matière, de manière à assurer la transmission de chaleur la plus efficace et un joint résistant.
L'invention concerne également les éléments conformément au procédé considéré.
D'autres caractéristiques de l'invention ap- paraîtront au cours de la description qui va suivr de quelques modes de réalisation représentés sur le dessin annexé, sur lequel : - les figures 1, 2 et 3 représentent diffé- rents tubes en coupe transversale, l'élément étant en cours d'enroulement; - la figure 4 représente en coupe transversale un élément échangeur de chaleur introduit dans un tube; - la figure 5 représente le même élément en élévation ; - la figure b est une coupe axiale d'une par- tie de la paroi du tube à laquelle est soudée une ailet- te.
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Le tube 1, sur lequel la bande 2 est enroula peut être d'une section transversale arbitraire appro- priée et on l'a représenté sur la figure 1 comme ayant une section hexagonale. La bande comporte, avant ou pe=. dent l'enroulement, cas évudenebts (ou fentes) marginal 3 ménagés dans le bord de la bande qui sera tourné vers l'extérieur à partir du tube.
Au cours de l'opéra- tion d'enroulement, qui peut être effectuée par des dis- positifs mécaniques, le tube tournant alors autour de son axe longitudinal tout en étant déplacé de façon rec- tiligne dans la sens longitudinal, ou, dans une varian- te, par un aispositif de guidage permettant de déplacer la bande de façon rectiligne et parallèlement au tube, la bande,étant de préférence maintenue sous tension par une force de tension (force de freinage) dirigée tangen- tiellement à partir du tube, ce qui fait que le bord intérieur 4 de la bande est appliqué étroitement contre la circonférence du tube.
Dans ce procédé, la bande se dépose d'elle-même suivant une hélice le long du tube tout en portant étroitement sur sa partie périphérique. mesure que l'enroulement se poursuit, la bande est fixée par son bord intérieur 4 au tube. Ce résultat est obtenu par un cordon de soudure continu et, pour obtenir le meilleur résultat, il est important que la bande et le cordon.de soudure soient constitués par la même matière que le tube.
Lorsque la bande épouse d'elle-même la circon- férence du tube, les fentes s'ouvrent et constituent, pour ainsi dire, des intervalles angulaires 5 séparés par des saillies ou aents o.
Dans les tûtes syant ces sections transversa- les de présentant sous la forme de polygones réguliers, telles que celles qui sont représentas sur les figures
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1 et 2, il convient de déterminer la distance entre les fentes 3, da telle sorte que les saillies de l'une des spires enroulées sur le tube soient en regard des sail- lies des spires restantes.
La figure 2 représente, d'une manière généra- le, la même construction que celle qui est représentée sur la figure 1 mais avec des tubes de section transver- sale carrée.
La figure 3 représente l'application de l'in- vention à un tube ayant une section transversale en forme de "goutte" et on peut évidemment appliquer le même pro- cédé à des tubes de sections transversales arbitraires.
Dans les tubes comportant une partie périphé- rique arquée, comme sur la figure 3, et en particulier comportent une partie périphérique s'étendant sur un arc de cercle, comme sur les figures 4 et 5, on voit que les intervalles entre les dents de l'une des spires peuvent être disposées en regard des dents 6 de la spire suivan- te de la bande disposée sur le tube. On obtient ce ré- sultat en déterminant la distance entre les évidements marginaux de la bande en fonction de l'importance de la circonférence du tube.
Comme on le voit d'après la figure 5, la bande s'étend en hélice le long du tube, ce qu'on} - rrait ob- tenir de la manière indiquée, si on le désire, on peut enrouler plusieurs bandes en même temps, ce qui fait que les ailettes de l'élément se présentent sous la forme d'un certain nombr de filets.
Les distances laissées entre les spires de la bande peuvent varier dans des limites très étendues, mais pour de nombreuses exigences pratiques, on les a, de préférence, choisies de manière qu'elles soient éga- les à 1 à 5 fois l'épaisseur de la bande.
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L'épaisseur et la hauteur des saillies 6 sont adaptées à la transmission de chaleur selon les coeffi- cients de transmission de chaleur du milieu ou agent respectif.
La formation du joint de soudure, d'une maniè- re telle que l'on obtienne des dents ou saillies 6 com- portant une forte base ou racine 10 plus grande, est re- présentée sur la figure 6 sur laquelle on voit également de quelle manière la matière de le aent 6 et celle de la paroi du tupe constituent un ensemble continu, grâce à quoi on obtient une transmission de chaleur améliorée.
La figure 4 représente une partie d'un élément fini, un tube de section circulaire étant introduit dans un tube extérieur 7, qui est conçu de manière qu'un agent (liquide, vapeur d'eau, gaz) y circule et soit ré- chauffé par la chaleur transmise par un agent (liquide, vapeur d'eau, gaz) circulant dans le tube 1. Comme le montrent les flèches 8, l'agent présent dans le tube 7 circule suivant des trajets décrivant des méandres en raison du fait que les intervalles 5, prévus entre les saillies 6 sont décalés les uns par rapport aux autres dans les diverses spires de la bande. Du fait que l'agent est de cette manière, forcé d'effectuer de per- pétuels changements de direction, la transmission de la chaleur est considérablement améliorée.
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In heating as well as cooling devices, such as economizers and refrigerators, respectively, so-called finned tubes are sometimes provided, that is to say having fins or projections intended to increase the temperature. heat transmission or the cooling effect by an increased surface absorbing or propagating heat from the side of the heat exchange element where the lowest heat transfer coefficients (0 (-values) occur.
Known finned tubes are manufactured, either by force-fitting rings, punched in sheets, on the tube, or even by winding a strip of flat iron around the tube. It is of great importance that the contact between the fin and the tube is perfect because otherwise the heat transmission is reduced.
By combining the heating of the strip with the winding of the latter, the outer edge of the strip can stretch, the contact between the strip and the tube then being improved by the subsequent removal of the strip.
However, the possibility of stretching the outer edge of the strip is limited to this, because the height and thickness of the strip become relatively small, due to the fact that the strip and The tube does not expand in a similar fashion, during temperature variations the contact between these is frequently altered over time.
It is proposed to provide slits oens the outer boru of the strip in order to facilitate the operation.
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winding and prevent unwanted lateral deformation of the belt. However, in this case, the structure of the joint, between the wall of the tube and the fin, from the point of view of the transmission of this heat, was not found to be satisfactory, since the strip was not welded to the tube that at certain points species. It was not possible to avoid the presence of this play between the strip and the tube in the intervals between these points and, as a result, the transmission of heat was reduced to an extremely great extent in essential parts of the length of the strip.
This drawback is accentuated if the tube has a section of a shape other than circular, for example a polygonal section.
In accordance with other known methods, a wing was attached to the wall of the tube by scuaege at the inner edge of the fin, i.e. a material of a chemical nature other than that of the fin was used. fin or tube. As a result, corrosion and stresses occurred which were detrimental to the heat exchanger and reduced its performance. The provision of an angular wing also leads to a complication of manufacture.
Thanks to the present invention, these drawbacks have been entirely eliminated, since the winding operation can be carried out cold and the web. can have a thickness and a height allowing the best absorption and dissipation of heat and, because the strip is welded to the tube, a homogeneous element is obtained, in which the transmission of heat between the strip and the tube is obtained. tube is not prevented.
, So that the strip can lend itself more easily to the formation of a fin on the pipe without cutting
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to avoid the risk of breaks in the peripheral part of the strip, the latter has, preferably before its winding, in a known manner, slots or incisions extending transversely in the edge which turns outwards from the tube after the winding operation and, in addition, the strip is welded to the wall of the tube along its entire edge by a continuous weld seam. As a result of the heating of the slit strip during the welding operation, this strip gently conforms to the wall of the tube.
It has been found important that the weld be carried out in such a way as to obtain a proper all-round weld and a well-formed fin base at the point of connection.
In addition, the tube and the weld bead as well as the strip must be made of the same material, so as to ensure the most efficient heat transmission and a strong seal.
The invention also relates to the elements according to the considered method.
Other characteristics of the invention will become apparent during the description which follows of some embodiments represented in the appended drawing, in which: FIGS. 1, 2 and 3 represent various tubes in cross section, the element being wound up; - Figure 4 shows in cross section a heat exchanger element introduced into a tube; - Figure 5 shows the same element in elevation; FIG. b is an axial section of part of the wall of the tube to which a fin is welded.
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The tube 1, on which the strip 2 is wound, may be of a suitable arbitrary cross section and has been shown in Figure 1 as having a hexagonal section. The band comprises, before or pe =. tooth winding, case evudenebts (or slots) marginal 3 formed in the edge of the strip which will be turned outward from the tube.
During the winding operation, which can be carried out by mechanical devices, the tube then rotates around its longitudinal axis while being moved in a rectilinear fashion in the longitudinal direction, or, in a alternatively, by a guide device making it possible to move the strip in a rectilinear manner and parallel to the tube, the strip being preferably kept under tension by a tension force (braking force) directed tangentially from the tube, whereby the inner edge 4 of the strip is pressed tightly against the circumference of the tube.
In this process, the strip deposits itself in a helix along the tube while bearing tightly on its peripheral portion. as the winding continues, the strip is fixed by its inner edge 4 to the tube. This result is obtained by a continuous weld bead and, in order to obtain the best result, it is important that the strip and the weld bead are made of the same material as the tube.
As the strip conforms to the circumference of the tube by itself, the slits open and constitute, so to speak, angular intervals separated by protrusions or aents o.
In the heads syant these cross sections of presenting in the form of regular polygons, such as those which are represented in the figures
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1 and 2, the distance between the slots 3 should be determined so that the protrusions of one of the turns wound on the tube are opposite the protrusions of the remaining turns.
Figure 2 shows, in general, the same construction as that shown in Figure 1 but with tubes of square cross section.
Fig. 3 shows the application of the invention to a tube having a "drop" shaped cross section and, of course, the same method can be applied to tubes of arbitrary cross sections.
In tubes comprising an arcuate peripheral part, as in FIG. 3, and in particular include a peripheral part extending over an arc of a circle, as in FIGS. 4 and 5, it can be seen that the intervals between the teeth of one of the turns may be arranged opposite the teeth 6 of the following turn of the strip arranged on the tube. This is achieved by determining the distance between the marginal recesses of the strip as a function of the size of the circumference of the tube.
As can be seen from figure 5, the strip runs helically along the tube, which could be achieved as shown, if desired, several strips can be wound up at the same time. time, so that the fins of the element are in the form of a number of threads.
The distances left between the turns of the strip can vary within very wide limits, but for many practical requirements they have preferably been chosen so that they are 1 to 5 times the thickness of the strip. the band.
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The thickness and the height of the projections 6 are adapted to the heat transmission according to the heat transmission coefficients of the respective medium or agent.
The formation of the weld joint, in such a way as to obtain teeth or protrusions 6 having a strong base or larger root 10, is shown in FIG. 6 in which it is also seen in which way the material of the vent 6 and that of the wall of the tupe constitute a continuous whole, whereby improved heat transmission is obtained.
Figure 4 shows part of a finite element, a tube of circular cross section being introduced into an outer tube 7, which is designed so that an agent (liquid, water vapor, gas) circulates therein and is re- heated by the heat transmitted by an agent (liquid, water vapor, gas) circulating in the tube 1. As shown by the arrows 8, the agent present in the tube 7 circulates in meandering paths due to the fact that the intervals 5, provided between the projections 6 are offset with respect to each other in the various turns of the strip. Since the agent is in this way forced to make continual changes of direction, the heat transfer is considerably improved.
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