[0001] La présente invention concerne un tube d'échangeur présentant des ailettes de refroidissement
pour étendre la surface d'échange de chaleur.
[0002] Les ailettes sont constituées par une bande de feuillard enroulée sur chant en spirale
autour du tube et soudée tout le long.
[0003] La bande de feuillard est généralement échancrée à intervalles réguliers sur son
bord externe de façon à former des crénelures afin de permettre son enroulement sur
le tube ce qui favorise également la circulation du fluide externe.
[0004] Lorsque le tube et le feuillard sont en métal identique, on est dans une situation
favorable au point de vue des contraintes thermiques, cependant, il arrive que l'on
soit amené à utiliser des tubes en aciers spéciaux, tel que de l'acier inoxydable,
lorsque le fluide à véhiculer par le tube est corrosif ou les conditions de service
sévères. Si alors on utilise pour faire les ailettes un feuillard également en acier
inoxydable, le rendement thermique de l'échangeur n'est pas optimum et l'on est amené
à réaliser des échangeurs de grande dimension.
[0005] On peut alors, dans ce cas là, utiliser un feuillard en un autre méral meilleur conducteur
de la chaleur, par exemple en nickel, mais alors on a des contraintes dues aux dilatations
différentielles entre tube et ailette, et une telle solution n'est pas applicable
aux hautes températures, par exemple pour un échangeur dans lequel circule un fluide
à 550°C refroidi à l'air.
[0006] Le document US-A-Re 28115 décrit un tube d'échangeur à ailette crénelée enroulée
hélicoidalement sur le tube et soudée sur celui-ci à l'aide d'une collerette. L'ailette
se compose de deux feuillards, celui le plus proche du tube étant en le même métal
que ce dernier, et celui le plus éloigné en un métal de résistance élevée à la chaleur,
mais de conductibilité thermique plus faible que celui du tube. Une telle ailette
présente un bon frettage sur le tube, sans contraintes mécaniques excessives, mais
son soudage sur le tube est une opération longue et coûteuse. Par ailleurs, le coefficient
de conductibilité thermique entre le fluide circulant à l'intérieur du tube et le
fluide externe circulant au contact de l'ailette est assez faible, du fait du coefficient
de conductibilité du feuillard le plus éloigné du tube.
[0007] La présente invention a donc pour but de réaliser un tube d'échangeur à ailettes
applicable au cas d'un tube réalisé dans un métal relativement mauvais conducteur
de la chaleur et qui néanmoins puisse fonctionner avec un fluide à très haute température
sans contraintes excessives dues à des dilatations différentielles, et permettant
de réaliser un échangeur assurant un bon échange de chaleur entre les fluides interne
et externe au tube, tout en étant de dimension aussi réduite que possible.
[0008] La présente invention a donc pour objet un tube d'échangeur à ailettes, constitué
par un tube autour duquel est enroulée une bande métallique soudée à sa base au tube,
ladite bande métallique étant réalisée par l'assemblage, par soudure bout à bout,
de deux feuillards de métaux différents, celui soudé sur le tube ayant un coefficient
de dilatation très voisin de celui du tube, caractérisé en ce que l'ailette est soudée
sur chant sur le tube, et en ce que le feuillard situé le plus à l'extérieur a un
coefficient de conductibilité thermique plus élevé que celui du tube.
[0009] Avantageusement, ladite bande métallique comporte des crénelures partant de l'extérieur
jusqu'à dépasser légèrement la soudure entre les deux feuillards constitutifs de ladite
bande.
[0010] L'invention sera bien comprise à la lumière de la description d'un exemple de réalisation
de l'invention faite ci-après, en regard du dessin annexé dans lequel :
La figure 1 montre en perspective une portion de tube d'échangeur selon l'invention.
La figure 2 montre en vue de dessus l'enroulement de la bande métallique autour d'un
tube.
[0011] La figure 1 représente donc une portion d'un tube 1 d'échangeur de chaleur comportant
une ailette 2 enroulée en hélice autour du tube. Le tube 1 est par exemple un tube
en acier inoxydable véhiculant par exemple du sodium liquide à 550°C. Conformément
à l'invention, l'ailette 2 est réalisée en deux parties. Elle se compose d'un talon
3 réalisé à partir d'un feuillard 4 en acier inoxydable (fig.2) et d'une partie extérieure
crénelée 5 réalisée à partir d'un feuillard 6 (fig.2) d'un autre métal, ayant une
meilleure conductibilité thermique que l'acier inoxydable du tube 1 et du talon 3,
par exemple en nickel. L'ailette 2 est ainsi enroulée en hélice autour du tube 1 et
soudée par son talon contre le tube.
[0012] On procède de la façon suivante ; on commence par souder côte à côte les deux feuillards
: 4 en acier inoxydable et 6 en nickel. Ensuite, on réalise des découpes .7 de manière
à réaliser des crénelures. Les découpes 7 atteignent et même dépassent légèrement
le cordon de soudure 8. La bande ainsi formée est alors enroulée et soudée sur le
tube 1.
[0013] Le feuillard 4 constituant le talon 3 de l'ailette 2 est constitué, dans l'exemple
cité, du même métal que celui du tube 1. On peut éventuellement utiliser un métal
différent à condition que son coefficient de dilatation soit très voisin de celui
du métal du tube.
[0014] On comprend bien que la disposition selon l'invention permet d'éviter les contraintes
dues aux dilatations différentielles, tout en améliorant les coefficients d'échange
thermique grâce à la partie 5 de l'ailette 2 en métal ayant une meilleure conductibilité
thermique.
[0015] Les feuillards 4 et 6 ne sont pas nécessairement de la même épaisseur. Par ailleurs,
dans le cas d'un tube 1 de gros diamètre ou alors si la largeur du feuillard externe
6 est faible, on peut omettre les découpes 7.
1/ Tube d'échangeur à ailettes, constitué par un tube (1) autour duquel est enroulée
une bande métallique (2) soudée à sa base au tube, ladite bande métallique étant réalisée
par l'assemblage, par soudure bout à bout, de deux feuillards (4, 6) de métaux différents,
celui (4) soudé sur le tube ayant un coefficient de dilatation très voisin de celui
du tube, caractérisé en ce que l'ailette est soudée sur chant sur le tube, et en ce
que le feuillard (6) situé le plus à l'extérieur a un coefficient de conductibilité
thermique plus élevé que celui du tube. 2/ Tube d'échangeur selon la revendication
1, caractérisé en ce que ladite bande métallique comporte des crénelures (7) partant
de l'extérieur jusqu'à dépasser légèrement la soudure (8) entre les deux feuillards
constitutifs de ladite bande.
