<B>Procédé pour former un tube d'une seule pièce présentant au moins</B> <B>une ailette périphérique hélicoïdale, et tube obtenu par</B> ce<B>procédé.</B> La présente invention a pour objet un procédé pour former un tube d'une seule pièce présentant au moins une ailette péri phérique hélicoïdale, et un tube d'une seule pièce obtenu par ce procédé.
De tels tubes sont .particulièrement utilisés dans des appareils tels que des condenseurs, (les évaporateurs de réfrigération, des échan geurs de chaleur, etc.
Selon des procédés connus pour la fabri cation de tubes à ailettes, des ailettes sont formées à partir de la paroi d'une ébauche de tube et s'étendant radialement vers l'exté rieur au-delà du diamètre extérieur initial de cette ébauche. Lorsque de tels tubes doivent. être montés dans la paroi d'un récipient, cette paroi doit. alors présenter des ouvertures de diamètre au moins aussi grand que celui des ailettes.
Il est, par conséquent, nécessaire d'augmenter le diamètre d'une extrémité dé- pourvue d'ailette du tube pour remplir l'ou verture ménagée dans ladite paroi, de façon à raccorder le tube à. ailette à cette paroi et à pouvoir 1.;y fixer. Pour augmenter ainsi le diamètre extérieur de l'extrémité du tube, on est forcé de réduire l'épaisseur de sa paroi au voisinage de cette extrémité. Cette opération a également pour conséquence un durcisse ment de la matière du tube.
Ce durcissement oblige à procéder à une opération subséquente de recuit.
Pour éviter ces difficultés de montage et de raccordement de tubes à ailettes, on a cher- ché à mettre au point un procédé de fabri cation de ces tubes selon lequel le diamètre extérieur .de l'ébauche de tube soit au moins aussi grand que le diamètre extérieur d'une ailette hélicoïdale formée sur cette ébauche. On a. également cherché à fabriquer des tubes à ailettes présentant des parties dépourvues d'ailette de plus forte épaisseur que les par ties du même tube sur lesquelles des ailettes ont été formées.
Selon un procédé décrit dans le brevet suisse N 273753, on exerce, vers l'intérieur d'une ébauche de tube, une pression sensible ment radiale dirigée vers l'intérieur d'une ébauche de tube au moyen d'au moins -un outil roulant sur des parties périphériques de cette ébauche, ces parties étant axialement espacées et disposées sensiblement le long d'une hélice,
de façon que cette pression fasse saillir de la matière de la paroi de l'ébauche radialement vers l'extérieur, entre lesdites parties périphériques axialement espacées de cette paroi, et pour former ainsi une ailette périphérique hélicoïdale.
Selon le procédé objet de l'invention, on exerce sur la, paroi d'une ébauche de tube une. pression sensiblement radiale dirigée vers l'in térieur de cette ébauche au moyen d'au moins un outil roulant sur des parties périphériques de cette ébauche, ces parties étant axialement espacées et disposées sensiblement le long d'une hélice, de façon que cette pression ré duise le diamètre.
de l'ébauche et fasse saillir de la matière de la paroi de l'ébauche radia- lement vers l'extérieur, entre lesdites parties périphériques axialement espacées de cette paroi, et pour former ainsi une ailette péri phérique hélicoïdale, et .on cesse d'exercer ladite pression radiale sur la paroi de l'ébauche pour ménager, sur au moins une partie de cette ébauche, une surface cylin drique dépourvue d'ailette.
Le tube d'une seule pièce, présentant au moins une ailette périphérique hélicoïdale, obtenu par le procédé ci-dessus, comprend une première partie de même diamètre exté rieur que l'ébauche présentant. une surface extérieure cylindrique. une seconde partie présentant. au moins une ailette faisant sail lie vers l'extérieur à partir de sa périphérie, le rayon extérieur de cette seconde partie me suré à la base de l'ailette étant. réduit, par rapport à. celui de la première, d'une quan tité au moins égale à la hauteur :de ladite ailette, et, l'épaisseur :
de la paroi de la. seconde partie étant plus petite que celle de la paroi de ladite première partie. Ce tube comprend, en outre, une troisième partie reliant la. pre inière à la. seconde et dont la paroi présente une épaisseur décroissante, à partir de la pre mière partie jusqu'à la seconde.
Le dessin annexé illustre plusieurs exem ples de réalisation du procédé objet de l'in vention et. du tube obtenu par ce procédé.
Fig. 1 est. urne coupe longitudinale mon trant un rouleau (le façonnage et. un tube en cours :de façonnage par ce rouleau.
Fie. 2 est une coupe transversale schéma tique, à plias petite échelle, montrant plusieurs rouleaux disposés autour d'un tube en cours de façonnage.
Les fie 3, 4 et 5 sont des coupes longitu dinales partielles analogues à celle de la fig. 1, à plus petite échelle, illustrant diverses opérations successives de façonnage du tube à ailette.
Fig. 6 est. une coupe longitudinale d'un tube à ailette présentant des extrémités dé- pourvues, d'ailette.
Fig. 7 est une coupe longitudinale, à plus petite échelle, d'un tube à ailette présentant. des extrémités et su moins une partie inter médiaire dépourvues d'ailette. so Fig. 8 est une coupe longitudinale par tielle, montrant. une paroi d'un récipient dans laquelle est fixée l'extrémité d'un tube.
Les fi-. 1 et: 2 représentent partiellement et schématiquement une partie d'un appareil .polir la mise en aeuvre du procédé.
Cet appareil comprend trois rouleaux A, montés sur des arbres B et disposés autour de l'axe d'une ébauche de tube C devant être façonnée. Un mandrin D est disposé à l'inté rieur de cette ébauche et il est relié par une tige E à un dispositif de fixation non repré senté.
Les axes des arbres B sont inclinés par rapport à l'ale du mandrin D et de l'ébauche de tube C, si bien que les rouleaux A se dé placent par rapport au tube (' selon des t.ra- jeetoires hélicoïdales.
L'appareil comprend, en outre, des moyens, non représentés, servant à, déplacer les arbres B radialement vers l'axe de l'ébau che de tube ou dans le sens opposé.
Chaque rouleau A comporte une série de parties annu laires F,<I>F1,</I> F2, F3, F4, séparées les unes des autres pour former entre elles des rai nures C, Cl, C2 et C3, dont la largeur dé croît légèrement vers l'axe du rouleau. La périphérie de la partie F4 est. cylindrique.
La partie F présente une section axiale en forme de<B>V,</B> sa, périphérie étant arrondie. Les surfaces périphériques des parties FI, F2 et F3 sont coniques et sont, par conséquent, in clinées par rapport à l'axe de l'ébauche de tube, les diamètres extérieurs de ces parties allant en augmentant à partir du voisinage de la partie F jusqu'au voisinage de la par tie F2 pour la partie F1, à partir du voisi nage de la partie FI.
jusqu'au voisinage de la partie F3 pour la partie F2, et à partir du voisinage de la partie F2 jusqu'au voisinage de la. .partie F4 pour la partie F3.
Chacun des rouleaux A comprend, en ou tre, une partie conique F5, adjacente à la base de sa partie F, la. conicité de cette par tie F5 étant. (le même sens que celle des par ties<I>FI,</I> F2 et F3. Pour former un tube d'une seule pièce présentant au moins une ailette périphérique hélicoïdale, on place une ébauche de tube C, de diamètre et d'épaisseur correspondants au diamètre et à l'épaisseur des parties dépour- vnxes d'ailette qu'on désire obtenir, autour du mandrin D et de sa tige F.
Cette ébauche est disposée sur ce mandrin de façon qu'une de ces extrémités (fig. 3) s'étende axialement au- delà des parties F4 des rouleaux A.
Les arbres B et les rouleaux A qu'ils portent sont alors déplacés radialement vers l'intérieur par rapport à l'axe du tube et font avancer axialement ce dernier en entrant en contact avec lui et en l'entrainant par friction, du fait qu'ils ont une trajectoire hélicoïdale par rapport à l'ébauche de tube.
Du fait de la forme conique que présentent les rouleaux, la partie F4 de grand diamètre vient. en pre mier en contact avec le tube (fig. 3) et le resserre progressivement par pression radiale, formant ainsi, hur cette ébauche de tube, une partie amincie C2 et une partie évasée C'3 (fig. 4). L'opération se poursuit jusqu'à ce que toutes les parties<I>F,</I> Fl, <I>F2, F3</I> et F4 des rouleaux viennent. en contact.
avec la partie C3, si bien que, du fait de l'avance hélicoï- d@ale subséquente de l'ébauche de tube, une ailette est formée sur une partie de cette ébauche dont.
le diamètre est simultanément réduit. Au cours de cette opération, la partie F de chaque rouleau presse premièrement vers l'intérieur pour former une rainure héli- eoidale et les ,parties F, Fl, F2, <I>F3</I> et.
F4 passent successivement dans cette rainure et l'élargissent, en pressant vers l'intérieur et en formant au fur et. à mesure une ailette hélicoïdale, jiLsqu'à ce que la rainure présente finalement une largeur égale à la largeur axiale de la partie F4.
La rainure hélicoïdale est formée par déplacement radial de la. ma tière vers l'intérieur et. pratiquement sans pression axiale contre cette .matière, entre les spires adjacentes de l'hélice.
La matière flue, par conséquent, jusque dans les rainures des rouleaux pour former une ailette présentant une texture pratique ment uniforme et. dont. les surfaces extérieures seules ont été légèrement .durcies par écrouis- sage. La matière refoulée flue axialement sous les parties annulaires des rouleaux et,
du fait de la résistance que la paroi de l'ébauche de tube oppose à un allongement de cette ébauche, une partie de .cette matière est re- poussée radialement vers l'e_xtérieur dans les rainures G, G1, G2, G3 des rouleaux.
Etant donné que la profondeur de ces rainures est limitée, l'ailette ainsi formée ne peut présen ter un diamètre e-Ytérieur plus grand que ce lui de l'ébauche de tube. Une réduction du diamètre et de l'épaisseur de la paroi du tube résulte, par conséquent, de cette opération et une ailette hélicoïdale, s'étendant à partir de la paroi du tube et présentant un diamètre extérieur uniforme ne dépassant pas le dia mètre extérieur de l'ébauche de tube, est ainsi formée.
Lorsqu'on a formé une ailette sur une .par tie de longueur choisie de l'ébauche de tube, on déplace graduellement. les rouleaux A ra- dia.lement vers l'extérieur (fig. 5), le tube ,continuant à avancer hélicoïdalement, jus qu'à ce que les rouleaux libèrent complète ment le tube. Lorsqu'on désire former une nouvelle partie pourvue d'une ailette hélicoï dale, on rapproche à nouveau les rouleaux A de l'axe de l'ébauche de tube après avoir fait. avancer celle-ci de la distance désirée.
On se rend compte qu'on peut ainsi obtenir des parties alternées pourvues d'ailette et dé pourvues d'ailette, autant. de ces parties alter nées qu'on désire pouvant être façonnées sur une même ébauche de tube, .compte tenu de la longueur de cette ébauche (fig. 7).
Il convient de remarquer .que les parties dépourvues d'ailette ne sont. soumises à aucun effort. de durcissement si bien qu'elles con servent leurs propriétés physiques initiales. Cette .particularité est très avantageuse lors que ces parties doivent. subséquemment être façonnées pour les fixer à une paroi d'un ré cipient (fig. 8).
L'épaisseur de la paroi des parties pour vues d'ailette peut. être réglée en choisissant un mandrin de diamètre adéquat. De la ma tière qui est, en excès par rapport à la. quan- tité de matière nécessaire pour former la pa roi dont l'épaisseur est déterminée par le dia mètre du mandrin est. refoulée et force le tube à s'allonger axialement dans les parties ainsi façonnées.
On peut donc choisir l.'épais seurde la paroi de l'ébauche de tube conformé ment à l'épaisseur désirée des parties dépour vues d'ailette du tube terminé, tandis que les parties pourvues d'ailette peuvent présenter toute épaisseur de paroi choisie d'avance.
Les tensions internes dans un. tube fa çonné selon le procédé décrit. sont fortement réduites par rapport à. celles qui sont pro duites dans (les tubes à ailettes fabriqués selon d'autres procédà connus. Cette propriété est très avantageuse au point. de vue d'une cor rosion qui peut être favorisée par de tclle.s tensions internes:
elle est due au fait que l'ébauche de tube est soumise à un travail à froid moins intense, et au fluage plastique plus favorable de la matière pendant le fa çonnage de l'ailette.
L'amincissement graduel de la. paroi des parties intermédiaires entre les parties dé pourvues d'ailette et les paries portant une ailette hélicoïdale évite toute brusque discon tinuité qui pourrait présenter des inconvé nients et augmenter la, résistance opposée par le tube à l'écoulement d'un fluide dans ce tube.
Grâce au procédé décrit, on peut obtenir des ailettes très minces et présentant une épaisseur pratiquement uniforme: sur toute leur hauteur. La surface rayonnante ou surface d'échange de chaleur d'une Ion g-tieur donnée de tube est ainsi augmentée.
Les bords périphériques des ailettes Yor- mées par le procédé décrit présentent une sec tion axiale convexe et sont exempts clé toute rugosité et, de toute fissure, susceptibles de provoquer un bris de tube.