Enceinte cylindrique de grand diamètre destinée à recevoir des organes devant être refroidis

Description

[0001] La présente invention a pour objet une enceinte cylindrique de grand diamètre destinée à recevoir des organes devant être refroidis par un fluide externe tel que notamment des appareils de l'électronique de puissance d'un train à grande vitesse.

[0002] Elle trouvera son application dans tous les domaines où il faut utiliser une enceinte devant contenir des appareils, éventuellement de précision, qui doivent être refroidis par un fluide caloporteur externe.

[0003] Dans de nombreux secteurs industriels tels que l'industrie chimique ou pétrochimique, l'industrie du traitement des déchets, l'industrie de l'énergie nucléaire ou de l'énergie classique, de même que dans celui de l'industrie du conditionnement d'air et du transport ferroviaire, on utilise des enceintes qui doivent être refroidies par un fluide externe. Ces enceintes sont destinées notamment à contenir différents types de dispositifs ou d'appareillages nécessaires au' contrôle, ou à la commande des installations industrielles ainsi qu'à celui des motrices.

[0004] Pour permettre cet échange thermique, on a par exemple recours à des ailettes disposées régulièrement sur la périphérie de la surface externe d'un tube, selon une répartition et une distribution variables en fonction de la nature de l'utilisation.

[0005] En outre, ces ailettes doivent présenter une surface d'échange thermique la plus importante possible afin de permettre un rendement d'échange thermique satisfaisant.

[0006] Pour cela, on connaît actuellement différents types d'ailettes dont la forme, la nature et la constitution dépendent en outre de leur utilisation et du résultat souhaité.

[0007] Ces ailettes sont placées sur des tubes de faibles diamètres ce qui en limite considérablement les possibilités d'utilisation.

[0008] C'est ainsi, que de tels tubes ne peuvent être utilisés que pour contenir des appareils de faibles dimensions ou pour assurer la circulation de fluides.

[0009] Un premier type d'ailettes utilisées est constitué par des ailettes droites.

[0010] Ces ailettes sont réalisées par un ruban métallique qui a été préalablement enroulé sur une machine adaptée, ruban que l'on enroule sur le corps du tube de faible diamètre en exerçant une pression importante pour assurer leur maintien tout en formant une assise par moletage de chaque côté de l'ailette. De tels procédés sont limités à des tubes de très faibles dimensions dont le diamètre peut aller uniquement jusqu'à quelques centimètres.

[0011] On peut également utiliser pour réaliser de telles ailettes, un dispositif qui comporte deux disques non coupants disposés perpendiculairement au corps du tube à recouvrir. Le premier disque ménage sur la face lisse du tube une rainure tandis que le second disque guide le ruban métallique à l'intérieur de la dite rainure en exerçant une pression suffisante d'un côté seulement de l'ailette afin d'assurer son maintien.

[0012] Dans une variante de réalisation, on peut également creuser une rainure non plus droite mais hélicoïdale sur la face externe de l'enceinte et repousser de part et d'autre le métal à l'intérieur de cette rainure. Pour ce faire, on introduit dans cette rainure le ruban métallique pré-enroulé en le tendant fortement. Les arêtes formées de part et d'autre sont écrasées et refoulées de chaque côté de l'ailette.

[0013] Quel que soit le mode de réalisation, ces ailettes ne peuvent être placées que sur des tubes de faibles diamètres. De plus elles présentent l'inconvénient de n'être pas suffisamment maintenues dans la rainure de sorte que dans certains types d'utilisation, cela diminue considérablement l'efficacité de l'échange thermique et donc le rendement calorifique du dispositif.

[0014] Cette mauvaise tenue mécanique de la liaison peut également avoir pour conséquence de libérer la surface lisse du tube de sorte que cette surface lisse est alors sujette à la corrosion.

[0015] Cette corrosion étant d'autant plus accentuée lorsque de tels tubes sont utilisés dans des atmosphères humides ou lorsque le fluide caloporteur est lui-même corrosif.

[0016] Pour remédier à ces inconvénients, on a pensé à réaliser des ailettes qui présentent un corps, en section transversale de L ou de double L.

[0017] Par le document US-A-3,388,449 (ou FR-A-2 060 217), on connaît déjà une enceinte cylindrique, devant être refroidie par un fluide caloporteur externe, et qui comporte une surface externe lisse, au moins partiellement recouverte d'ailettes régulièrement réparties sur la surface externe lisse selon une disposition hélicoïdale à pas déterminé, chaque ailette ayant un corps présentant, en section transversale, une configuration sensiblement en L ou double L, comportant un pied et une base appliqués contre la surface externe lisse, les ailettes étant enroulées sous tension sur la surface externe lisse en se recouvrant partiellement de sorte que leur base est au moins partiellement recouverte par un pied et/ou une base de l'ailette adjacente du côté correspondant.

[0018] Par ailleurs, par le document US-A-4,514,900, on connaît un tube à ailettes hélicoïdales de section en L, dont toute la surface externe de la base de chaque ailette est contre-moletée pour ancrer cette base dans un moletage continu sur la surface externe du tube.

[0019] Pour ce faire, on réalise tout d'abord un moletage de la face externe du tube de faible diamètre puis on enroule le ruban métallique que l'on forme en L et que l'on molette en exerçant une pression sur le pied du L de manière à imbriquer chaque pied en L les uns dans les autres.

[0020] Grâce à ce contre-moletage de l'ailette en L ou en double L par rapport à la surface externe du tube, on réalise des tubes de faible diamètre dont les ailettes sont parfaitement maintenues à leur surface.

[0021] Cela permet d'assurer une bonne transmission de calories avec un minimum de pertes de charge.

[0022] De plus, avec de tels types d'ailettes, on obtient une meilleure protection de la surface externe du tube contre la corrosion ainsi qu'une possibilité d'utilisation dans des températures plus élevées.

[0023] Toutefois, de tels tubes doivent nécessairement avoir une surface externe que l'on peut moleter. Or, dans de nombreux types d'application, il est impossible de moleter la surface externe du tube puisqu'elle doit contenir des dispositifs ou des organes très fragiles voire précis qui sont disposés selon une configuration déterminée n'autorisant aucun moletage de la paroi externe du tube.

[0024] C'est notamment le cas d'enceintes qui doivent contenir des appareils d'électronique de puissance pour des trains à grande vitesse.

[0025] Avec de telles enceintes, on est donc confronté à un problème qui est celui de la mise en place d'ailettes qui doivent présenter une parfaite tenue mécanique malgré la surface lisse de l'enceinte.

[0026] Par ailleurs, il faut également que de telles enceintes permettent d'obtenir d'excellents résultats de rendement d'échanges thermiques quelles que soient les conditions d'utilisation.

[0027] Ce problème est encore accru car toutes ces enceintes sont généralement de très grands diamètres. Elles doivent en outre impérativement être protégées contre tout type d'agression chimique ou mécanique.

[0028] Dans ce cas, la solution des ailettes droites empilées voire soudées n'est pas satisfaisante.

[0029] Par ailleurs, lorsque de telles ailettes sont utilisées pour réaliser ces enceintes de grands diamètres, il est nécessaire d'avoir recours à des procédés qui génèrent une perte de matière importante ce qui accroît considérablement leur coût.

[0030] Il faut également noter que l'étanchéité de ces enceintes doit être totale vis-à-vis du fluide intérieur ainsi que vis-à-vis de l'atmosphère extérieure.

[0031] Enfin, ces enceintes sont soumises à des contraintes mécaniques qui peuvent être importantes et notamment à des vibrations pouvant générer une désolidarisation des ailettes par rapport au tube.

[0032] La présente invention vise à remédier aux inconvénients des dispositifs actuellement connus en fournissant une enceinte de grand diamètre dont la surface externe est lisse qui présente un excellent rendement thermique, une bonne tenue contre la corrosion ainsi qu'une bonne tenue mécanique des ailettes entre elles.

[0033] Par ailleurs, un avantage surprenant de telles enceintes réside dans le fait que les ailettes présentent une répartition d'ondulations radiales localisées, qui favorise l'écoulement du fluide notamment par phénomène de tourbillon, cet écoulement du fluide entraînant un accroissement du rendement thermique.

[0034] A cette fin, selon l'invention, l'enceinte cylindrique devant être refroidie par un fluide caloporteur externe, et qui comporte, comme connu par US-A-3,388,449, une surface externe lisse au moins partiellement recouverte d'ailettes régulièrement réparties sur ladite surface externe lisse selon une disposition hélicoïdale à pas déterminé, chaque ailette ayant un corps présentant, en section transversale, une configuration sensiblement en L, comportant un pied et une base appliqués contre la surface externe lisse, les ailettes étant enroulées sous tension sur ladite surface externe lisse en se recouvrant partiellement de sorte que leur base est partiellement recouverte par le pied de l'ailette adjacente du côté correspondant, est caractérisée en ce qu'elle présente une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que chaque ailette présente un moletage qui s'étend sur la surface de la partie de la base qui est recouverte par le pied de l'ailette adjacente.

[0035] En variante, lorsque chaque ailette a un corps présentant, en section transversale, une configuration sensiblement en double L, comportant un premier pied et une première base appliqués contre la surface externe lisse, les ailettes étant enroulées sous tension sur ladite surface externe lisse en se recouvrant partiellement de sorte que leur première base est au moins partiellement recouverte par un second pied et une seconde base de l'ailette adjacente du côté correspondant, l'enceinte selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle présente une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que chaque ailette présente, sur une partie de sa première base, un premier moletage qui est recouvert par la seconde base de l'ailette adjacente du côté correspondant, et en ce que ladite seconde base présente un second moletage sur la surface de sa partie qui recouvre le moletage présenté par la première base recouverte de l'ailette adjacente de l'autre côté.

[0036] L'invention a également pour objet un procédé de réalisation d'enceinte tel que présenté ci-dessus, et selon lequel :

• on réalise une enceinte cylindrique dont au moins une partie de la surface externe est lisse,
• on déroule en continu un ruban métallique selon une vitesse déterminée ; puis,
• on applique au ruban une traction en réalisant un corps d'une ailette de section transversale en forme sensiblement de L ou de double L tout en exerçant en même temps une rétention du défilement dudit ruban,
• on dispose des ailettes sous tension selon une répartition hélicoïdale à pas (A) déterminé sur au moins la partie lisse de la surface externe de l'enceinte cylindrique, en synchronisant la vitesse de mise en place des ailettes avec la vitesse de défilement du ruban,
  ce procédé étant caractérisé en ce qu'on réalise ladite enceinte cylindrique avec une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et
• on réalise au moins un moletage sur une partie du ruban qui est destinée à former une partie d'ailette recouverte par l'ailette suivante formée sur l'enceinte.

[0037] L'invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ce dispositif comportant :

• des moyens pour réaliser une enceinte cylindrique dont au moins une partie de la surface externe est lisse,
• des moyens pour stocker un rouleau de ruban métallique,
• des moyens pour exercer une traction selon une vitesse déterminée sur le ruban,
• des moyens pour retenir le ruban accouplé aux moyens pour exercer une traction sur ledit ruban,
• des moyens pour maintenir l'enceinte cylindrique animée d'un mouvement de rotation, et
• des moyens pour former le ruban sous la forme d'ailettes de section transversale en forme de L ou double L, enroulées hélicoïdalement autour de ladite enceinte cylindrique,

et ce dispositif est caractérisé en ce que lesdits moyens pour réaliser l'enceinte permettent de former cette dernière avec une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que le dispositif comprend également des moyens pour moleter le ruban sur au moins une partie destinée à former une partie d'ailette qui est recouverte par l'ailette suivante formée sur l'enceinte.

[0038] D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.

[0039] En outre, un des buts de ce procédé permet de réaliser une mise en place d'ailettes, selon une cadence élevée et en continu, sur des enceintes cylindriques de grand diamètre dont la surface externe est lisse sans raccordement du feuillard et donc sans entraîner de perte de matière, ce qui en réduit considérablement le coût.

[0040] Un autre avantage de ce procédé est qu'il est particulièrement bien adapté pour des enceintes qui présentent un grand diamètre et dont la surface est lisse.

[0041] Un autre avantage est qu'il permet une mise en place ajustée des ailettes assurant leur maintien sous tension entre elles.

[0042] Un autre but de ce procédé est qu'il permet un recouvrement efficace de la surface d'échange thermique.

[0043] L'invention sera bien comprise par la description qui va suivre accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :

• la figure 1 est une vue schématique illustrant une enceinte conforme à l'invention,
• la figure 2 est une vue schématique illustrant une enceinte conforme à l'invention dont on a partiellement coupé la face avant,
• la figure 3 est une vue en coupe transversale d'une ailette en forme de simple L,
• la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'une ailette en forme de double L,
• la figure 5 est une vue schématique illustrant plus particulièrement une ailette,
• la figure 6 est une vue schématique illustrant un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.

[0044] La présente invention a pour objet une enceinte cylindrique de grand diamètre destinée à recevoir des organes ou des dispositifs devant être refroidis par un fluide externe ainsi qu'un procédé de réalisation de telles enceintes et un dispositif pour sa mise en oeuvre.

[0045] Elle trouvera son application dans tous les domaines où il est nécessaire de loger un appareil ou un dispositif, éventuellement complexe, fragile et de précision qui doit être refroidi par un fluide caloporteur externe.

[0046] L'enceinte 1 conforme à l'invention est plus particulièrement adaptée pour recevoir des organes de l'électronique de puissance d'un train à grande vitesse comme il ressortira de la description qui va suivre. Bien entendu, cette application n'est aucunement limitative, et la dimension ainsi que la forme de l'enceinte peuvent varier pour être adaptées à recevoir d'autres types de dispositifs.

[0047] C'est ainsi, que cette enceinte pourra s'appliquer dans d'autres dispositifs de transfert thermique ou tout autre système de refroidissement.

[0048] En se référant à la figure 1, on voit une enceinte 1 cylindrique de grand diamètre et d'une hauteur déterminée. A titre d'exemple, une enceinte destinée à recevoir l'électronique de puissance d'un TGV présente un diamètre D compris entre 150 et 350 mm ainsi qu'une hauteur H comprise entre 400 et 800 mm.

[0049] En se reportant à la figure 2, l'enceinte 1 présente une surface externe 2 parfaitement lisse et une surface interne 3 pouvant également être lisse. Elle est réalisée en tous types de matériaux. Dans un mode de réalisation préférentielle, elle est en aluminium mais elle pourrait être également en tout autre matériau ou alliages de matériaux appropriés en fonction des besoins tels que par exemple en acier inoxydable, en cuivre, en alliage cuivre-nickel, en cuivre étamé, etc.

[0050] A chacune de ses extrémités 3 et 4, l'enceinte 1 présente une gorge annulaire 5 destinée à recevoir un joint d'étanchéité 6 lorsqu'elle se trouve en position montée.

[0051] En effet, il est impératif dans l'utilisation de telles enceintes 1 pour réaliser des armoires électriques de train à grande vitesse que le fluide réfrigérant circule à l'extérieur de l'enceinte 1 sans pouvoir pénétrer à l'intérieur de celle-ci.

[0052] En outre, quelles que soient les conditions d'utilisation, liées aux variations de température ou de contrainte mécanique telles que vibrations, ces enceintes 1 doivent toujours rester parfaitement étanches. Toute introduction même minime d'un agent extérieur non désiré aurait pour conséquence d'endommager l'électronique de puissance et donc d'immobiliser le train.

[0053] Sur la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1 sont placées régulièrement espacées selon une répartition une superposition d'ailettes 7 conformes à l'invention.

[0054] Cette répartition d'ailettes 7 recouvre totalement la surface d'échange thermique qui correspond à la partie de la surface de l'enceinte située entre les deux extrémités 3 et 4.

[0055] Bien entendu, cette surface d'échange thermique peut varier en fonction des utilisations.

[0056] Ces ailettes 7 sont réalisées en un matériau identique à celui de l'enceinte 1 c'est-à-dire en aluminium. Toutefois, en fonction des besoins, ces ailettes pourraient être réalisées en tout autre type de métal ou d'alliage métallique tel que notamment en cuivre, en alliage cuivre-nickel, en acier carboné ou en acier inoxydable, etc.

[0057] Ces ailettes 7 sont disposées selon un enroulement hélicoïdal dont le pas A est déterminé. Le pas A, est déterminé comme étant la distance séparant deux ailettes 7 successives comme il l'est plus particulièrement illustré à la figure 2.

[0058] Le pas A, qui est fonction de différents paramètres et notamment du rendement thermique désiré ainsi que de la nature et de la conformation des ailettes 7, est adapté en fonction de l'utilisation.

[0059] Toutefois, il faut noter que, dans le cadre de l'application décrite, le pas A et le nombre d'ailettes qui se trouve sur l'enceinte 1 doivent être déterminés avec précision. A titre d'exemple, l'enceinte 1 doit comporter 357 ailettes par mètre avec une tolérance de plus ou moins 3 ailettes, c'est-à-dire que cette enceinte 1 doit comporter entre 354 et 360 ailettes au mètre.

[0060] En effet, dans ce type d'application, il est souhaitable d'avoir un nombre précis d'ailettes 7 disposées sur la surface externe lisse de l'enceinte 1 puisqu'il est impossible d'effectuer des raccordements.

[0061] Toute baisse trop importante du pas A a également pour conséquence d'entraîner une perte de charge et donc de diminuer la transmission de l'énergie calorifique.

[0062] Par ailleurs, l'écartement entre chaque ailette 7 s'il est trop important, peut avoir pour conséquence de diminuer le maintien des ailettes 7 entre elles comme il sera décrit ultérieurement, ainsi que de diminuer la protection de la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1 contre la corrosion.

[0063] Chaque ailette 7, comme plus particulièrement illustrée à la figure 3, présente un corps 10 qui a en section transversale une forme de L. Ce corps 10 présente un pied 11 et une base 12 dont les dimensions sont variables en fonction de la dimension propre des ailettes et de l'utilisation désirée.

[0064] La base 12 présente sur au moins une partie de sa surface un moletage 13 pour permettre une mise sous tension et un recouvrement efficace de chaque ailette 7 par un recouvrement de ce moletage 13 par la partie inférieure du pied 11 de l'ailette 7 adjacente.

[0065] Dans un mode de réalisation, ce moletage 13 est disposé sur une partie de la surface de la base 12 suffisante pour assurer son recouvrement efficace par le pied 11 de l'ailette adjacente sur une surface de recouvrement correspondant sensiblement à la surface moletée.

[0066] Ce recouvrement permet d'assurer un maintien des ailettes entre elles sur la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1 correspondant à toute la surface de l'échange thermique. Ce recouvrement assure également une parfaite tenue mécanique qui permet une utilisation de l'enceinte dans toutes les conditions.

[0067] Dans une variante de réalisation, pour accroître le maintien mécanique des ailettes 7 entre elles, sur la surface extérieure 2 de l'enceinte, les ailettes 7 présentent en section transversale une forme de double L comme plus particulièrement montré à la figure 4.

[0068] Dans ce cas, chaque ailette 7 présente un corps 14 qui comporte d'une part un pied 15 et une base 16 recouverte par une base 17 et un pied 18 de l'ailette adjacente 7 et, d'autre part, un pied 19 et une base 20 destinés à recouvrir également une base et un pied d'une autre ailette 7.

[0069] La base 16 et la base 20 présentent également un moletage 22 disposé sur une partie de la surface afin d'accroître le maintien sous tension des ailettes 7 entre-elles.

[0070] Quelle que soit la forme de réalisation des ailettes 7, elles sont adaptées pour présenter une surface d'échange thermique importante qui se maintient dans le temps, ainsi qu'une tenue mécanique parfaite des ailettes 7 entre elles sur la surface externe 2 de l'enceinte 1.

[0071] Un aspect surprenant et inattendu de l'invention réside dans la conformation particulière des ailettes telle que montrée à la figure 5.

[0072] En se référant à la figure 5, on voit que la base 24 présente sur toute sa périphérie sensiblement au voisinage du pied 25 une répartition régulière d'ondulations radiales 26. Cette répartition régulière d'ondulations radiales 26 résulte, comme il sera décrit ultérieurement, du procédé de fabrication.

[0073] Ces ondulations 26 offrent un avantage important en permettant une circulation améliorée du fluide caloporteur notamment par des effets de turbulences et de tourbillons, ce qui permet d'accroître le rendement d'échange thermique.

[0074] L'invention a également pour objet un procédé de réalisation des enceintes 1.

[0075] Un facteur important intervenant dans la réalisation de ces enceintes 1 réside dans la difficulté de mise en place sous tension des ailettes 7 sur une enceinte lisse de grand diamètre afin qu'elles se tiennent mécaniquement les unes aux autres.

[0076] En outre, il est souhaitable que la tension exercée, lors de la mise en place des ailettes 7, soit suffisante pour qu'elles soient maintenues de façon cohérente entre elles et qu'elles ne puissent pas se décaler les unes par rapport aux autres quelles que soient les conditions d'utilisation.

[0077] On réalise l'enceinte 1 avec un grand diamètre dont la surface externe 2 est lisse sur au moins une partie de leur surface externe totale correspondant à la surface d'échange thermique.

[0078] Puis on déroule en continu un ruban métallique 30 selon une vitesse déterminée.

[0079] Pour assurer une mise en place des ailettes 7 sous tension, sur la surface externe 2 lisse de l'enceinte 1, on régule la pression exercée au cours de la mise en place des ailettes 7 en exerçant une force de traction suffisante sur le ruban métallique 30 au cours de la formation du corps 10 de l'ailette 7 et de son moletage tout en exerçant également une action de retenue, synchronisée ou non, sur le défilement du ruban mécanique 30. Ces deux actions combinées, selon une force dont l'intensité est contrôlée, permettent d'assurer une mise en tension des ailettes 7 sur la surface externe 2 de l'enceinte 1.

[0080] La tension critique doit dans ce cas être atteinte pour assurer un maintien efficace et homogène des ailettes 7 ainsi qu'un ajustement précis de leur position sur la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1.

[0081] En effet, si une tension insuffisante est exercée, les ailettes 7 ne sont pas suffisamment maintenues entre elles sur la surface externe 2 de l'enceinte 1 de sorte qu'elles peuvent se désolidariser au cours de l'utilisation. Cette désolidarisation est notamment fréquente lorsque ces enceintes sont soumises à des contraintes mécaniques ou thermiques importantes. Cette désolidarisation a pour conséquence de libérer une zone de la surface 2 de l'enceinte 1, qui de ce fait est soumise à la corrosion. Il en résulte que cette corrosion peut entraîner la formation de micro-fissures et donc rompre l'étanchéité de l'enceinte 1 ce qui peut conduire à l'arrêt du fonctionnement du train à grande vitesse.

[0082] De même, cette désolidarisation des ailettes 7 a pour conséquence de diminuer l'efficacité du rendement thermique de l'enceinte.

[0083] De même, si une tension trop importante est exercée sur le ruban métallique 30, en raison de sa faible épaisseur, il se déforme, et l'on ne peut plus alors réaliser d'ailettes 7.

[0084] On dispose ensuite, en enroulant sous pression sur la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1 animée d'un mouvement de rotation, les ailettes 7 selon une répartition qui ici est hélicoïdale. La vitesse de rotation de l'enceinte 1 est déterminée afin d'assurer une répartition désirée selon un pas déterminé des ailettes 7.

[0085] Pour faciliter les déformations suffisantes du métal, on chauffe celui-ci à une température appropriée en transmettant au ruban métallique 30 une énergie calorifique suffisante lors de l'opération de formation du corps de l'ailette 7 et du moletage de l'ailette 7. A titre d'exemple, pour l'aluminium, on chauffe le ruban métalliques à une température comprise entre 20 et 50°C.

[0086] Il faut également noter que la vitesse de rotation de l'enceinte 1 cylindrique est liée avec celle du déroulement du ruban métallique 30. En effet, c'est notamment en fonction de cette vitesse de rotation de l'enceinte 1 que le pas A de l'ailette 7 est déterminé et que le positionnement correct des ailettes 7, c'est-à-dire le chevauchement et le recouvrement partiel de leur pied et de la base est parfaitement obtenu pour assurer un maintien sous pression des dites ailettes 7.

[0087] Par ailleurs, un aspect surprenant inattendu de ce procédé réside dans la forme des ailettes. En effet, en raison de la tension exercée sur le ruban métallique 30 lors de la mise sous tension des ailettes 7 sur la surface externe lisse 2 de l'enceinte 1, il apparait sur ces ailettes 7, une répartition radiale d'ondulations 26. Cette répartition radiale d'ondulations 26 favorise l'écoulement par turbulence des fluides et donc accroit les propriétés d'échanges thermiques de l'enceinte 1.

[0088] L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.

[0089] Ce dispositif comporte des moyens 40 pour réaliser l'enceinte 1 de grand diamètre dont la surface externe 2 est lisse.

[0090] Ce dispositif comprend également des moyens 41 pour stocker le ruban métallique 30 sous la forme d'une bobine. Ces moyens 41 sont constitués par un magasin horizontal 42 dont les dimensions sont éventuellement ajustables en fonction de celles de la bobine de ruban métallique 30. Bien entendu, on pourrait envisager la présence de plusieurs magasins de tailles différentes éventuellement superposés ou disposés côte à côte. Des moyens 43 sont prévus pour exercer une traction sur le ruban métallique 30 qui défile en continu. Ces moyens 43 sont constitués par une roue 45 entraînée en rotation autour d'un arbre actionnée par des organes moteurs d'un type classique.

[0091] La vitesse de rotation de la roue 45 ainsi que sa dimension sont ajustables par des moyens classiques à la portée de l'Homme de l'Art.

[0092] Des moyens 46 pour exercer une retenue du défilement en continu du ruban métallique 30 sont prévus. Ces moyens 46 sont constitués par deux galets presseurs 47 à l'intérieur duquel le ruban métallique 30 passe.

[0093] L'entraînement des galets 47 est indépendant de celui de la roue 45, mais l'action combinée de ces galets 47 et de la roue 45 a pour conséquence que la traction exercée par la roue 45 associée à la retenue du ruban métallique 30 exercée par les galets presseurs 47 permet de placer l'ailette 7 sur l'enceinte selon une pression et une tension déterminées.

[0094] Le dispositif présente également des moyens 48 pour former le corps 10 de l'ailette et pour moleter ce corps 10. Ces moyens 48 sont constitués ici par les galets 47 qui présentent sur une partie de sa surface au voisinage de sa périphérie un moletage et par une table support horizontale. Le passage du ruban métallique 30 sur cette table horizontale 49 et l'action combinée des galets 47 assurent à la fois la formation du corps 10 de l'ailette en L ou en double L ainsi que son moletage sur une partie de sa surface.

[0095] La répartition et la dimension du moletage, sur une partie de la surface du corps 10 de l'ailette 7 est bien entendu ajustable pour permettre un positionnement et un recouvrement des ailettes 7 assurant une tenue mécanique satisfaisante des différentes ailettes 7 entre elles lorsqu'elles sont mises sous tension sur la surface externe 2 de l'enceinte 1.

[0096] Par ailleurs, le dispositif possède des moyens 50 pour maintenir l'enceinte cylindrique 1. Ces moyens 50 sont constitués par un mandrin 51 dont le diamètre est complémentaire de celui de l'enceinte 1. Le mandrin 51 est entraîné par un mouvement de rotation régulier synchronisé ou non avec celui de la roue moletée 45 afin de permettre une mise en place régulière des ailettes 7 sur la surface externe 2 lisse de l'enceinte 1.

[0097] En outre, le mandrin 51 est animé par un mouvement de rotation régulier synchronisé ou non avec celui de la roue moletée 45 afin de permettre une mise en place des ailettes 7 selon un pas A déterminé. C'est ainsi que par exemple la vitesse de rotation du mandrin 51, est de 7 à 8 tours par minute. Bien entendu, il est ajustable en fonction du pas A désiré.

[0098] Pour assurer une transmission d'énergie calorifique, la roue moletée 45 comporte des moyens tels qu'un conducteur électrique permettant le passage d'un courant, une résistance électrique 52 ou tout autre dispositif équivalent.

[0099] Ainsi, lorsque le ruban métallique 30 passe au contact de la roue moletée 45, il reçoit une certaine quantité de chaleur. Il devient alors plus maléable et peut être plus facilement formé en L ou en double L.

[0100] Des moyens 53 pour commander, réguler et synchroniser le fonctionnement du dispositif sont également prévus pour assurer un fonctionnement du dispositif dans des conditions d'utilisation désirées.

Revendications

1. Enceinte cylindrique (1), devant être refroidie par un fluide caloporteur externe, et qui comporte une surface externe (2) lisse au moins partiellement recouverte d'ailettes (7) régulièrement réparties sur ladite surface externe lisse (2) selon une disposition hélicoïdale à pas (A) déterminé, chaque ailette (7) ayant un corps (10) présentant, en section transversale, une configuration sensiblement en L, comportant un pied (11) et une base (12) appliqués contre la surface externe lisse (2), les ailettes (7) étant enroulées sous tension sur ladite surface externe lisse (2) en se recouvrant partiellement de sorte que leur base (12) est partiellement recouverte par le pied (11) de l'ailette (7) adjacente du côté correspondant,
caractérisée en ce qu'elle présente une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que chaque ailette (7) présente un moletage (13) qui s'étend sur la surface de la partie de la base (12) qui est recouverte par le pied (11) de l'ailette (7) adjacente.

2. Enceinte cylindrique (1), devant être refroidie par un fluide caloporteur externe, et qui comporte une surface externe (2) lisse au moins partiellement recouverte d'ailettes (7) régulièrement réparties sur ladite surface externe lisse (2) selon une disposition hélicoïdale à pas (A) déterminé, chaque ailette (7) ayant un corps (14) présentant, en section transversale, une configuration sensiblement en double L, comportant un premier pied (15) et une première base (16) appliqués contre la surface externe lisse (2), les ailettes (7) étant enroulées sous tension sur ladite surface externe lisse (2) en se recouvrant partiellement de sorte que leur première base (16) est au moins partiellement recouverte par un second pied (18) et une seconde base (17) de l'ailette (7) adjacente du côté correspondant, caractérisée en ce qu'elle présente une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que chaque ailette (7) présente, sur une partie de sa première base (16), un premier moletage (22) qui est recouvert par la seconde base (17) de l'ailette (7) adjacente du côté correspondant, et en ce que ladite seconde base (17) présente un second moletage (22) sur la surface de sa partie qui recouvre le moletage (22) présenté par la première base (16) recouverte de l'ailette (7) adjacente de l'autre côté.

3. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les ailettes (7) présentent une répartition régulière d'ondulations radiales (26) sur leur corps (10, 14).

4. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que sa hauteur (H) est comprise entre 400 et 800 mm et son diamètre (D) est compris entre 150 et 350 mm.

5. Enceinte selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que sa surface externe lisse (2) présente une zone d'échange thermique recouverte d'ailettes (7) et délimitée entre deux zones d'extrémité (3, 4) présentant chacune une gorge annulaire (5) recevant un joint d'étanchéité (6).

6. Procédé de réalisation d'une enceinte cylindrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, selon lequel :

- on réalise une enceinte (1) cylindrique dont au moins une partie de la surface externe (2) est lisse,

- on déroule en continu un ruban métallique (30) selon une vitesse déterminée ; puis,

- on applique au ruban (30) une traction en réalisant un corps (10, 14) d'une ailette (7) de section transversale en forme sensiblement de L ou de double L tout en exerçant en même temps une rétention du défilement dudit ruban (30),

- on dispose des ailettes (7) sous tension selon une répartition hélicoïdale à pas (A) déterminé sur au moins la partie lisse de la surface externe (2) de l'enceinte cylindrique (1), en synchronisant la vitesse de mise en place des ailettes (7) avec la vitesse de défilement du ruban (30),

caractérisé en ce qu'on réalise ladite enceinte cylindrique (1) avec une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et
   - on réalise au moins un moletage (13, 22) sur une partie du ruban (30) qui est destinée à former une partie d'ailette (7) recouverte par l'ailette suivante formée sur l'enceinte (1).

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on transmet une énergie calorifique au ruban métallique (30) pour faciliter la formation du corps (10, 14) de l'ailette (7).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'on réalise ledit moletage (13, 22) en même temps que l'on exerce ladite rétention du défilement du ruban (30).

9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comportant:

- des moyens (40) pour réaliser une enceinte cylindrique (1) dont au moins une partie de la surface externe (2) est lisse,

- des moyens (41) pour stocker un rouleau de ruban métallique (30),

- des moyens (43) pour exercer une traction selon une vitesse déterminée sur le ruban (30),

- des moyens (46) pour retenir le ruban (30) accouplé aux moyens (43) pour exercer une traction sur ledit ruban,

- des moyens (50) pour maintenir l'enceinte cylindrique (1) animée d'un mouvement de rotation, et

- des moyens (48) pour former le ruban (30) sous la forme d'ailettes (7) de section transversale en forme de L ou double L, enroulées hélicoïdalement autour de ladite enceinte cylindrique (1),

caractérisé en ce que lesdits moyens (40) pour réaliser l'enceinte (1) permettent de former cette dernière avec une dimension axiale ou hauteur (H) et un diamètre (D) tels que le rapport H/D est compris entre environ 1,14 et environ 5,33, et en ce que le dispositif comprend également des moyens (45, 47) pour moleter le ruban (30) sur au moins une partie destinée à former une partie d'ailette (7) qui est recouverte par l'ailette (7) suivante formée sur l'enceinte (1).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (45, 47) pour moleter le ruban (30) ont, d'une part, avec les moyens (43) pour exercer une traction sur le ruban (30), et, d'autre part, avec les moyens (48) pour former le ruban (30), des moyens en commun qui comportent respectivement, d'une part, une roue moletée (45) de traction sur le ruban et, d'autre part, deux galets presseurs moletés (47) de retenue du ruban et coopérant avec une table horizontale (49) de formation du corps (10) d'ailette (7).

Ansprüche

1. Zylindrischer Mantel (1) zur Kühlung durch ein externes Wärmeträgerfluid, der eine glatte Außenoberfläche (2) aufweist, die wenigstens teilweise von regelmäßig auf der genannten glatten Fläche (2) verteilten Rippen (7) in einer spiralförmigen Anordnung mit einer vorbestimmten Teilung (A) bedeckt ist, wobei jede Rippe (7) einen querschnittlich im wesentlichen L-förmigen Körper (10) aufweist mit einem Schenkel (11) und einer Basis (12), die gegen die glatte Außenoberfläche (2) angedrückt ist, wobei die Rippen (7) unter Spannung auf die glatte Außenoberfläche (2) in sich bereichsweiser Überdeckung aufgerollt sind, derart, daß ihre Basis (12) vom Schenkel (11) der entsprechenden benachbarten Rippe (7) partiell überdeckt wird
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine axiale Erstreckung oder Höhe (H) und einen Durchmesser (D) derart aufweist, daß das Verhältnis H/D von ungefähr 1,14 bis ungefähr 5,33 beträgt und dadurch, daß jede Rippe (7) eine Rändelung (13) aufweist, die sich unter die Oberfläche des Bereiches der Basis (12) erstreckt, die vom Schenkel (11) der benachbarten Rippe (7) überdeckt wird.

2. Zylindrischer Mantel (1) zur Kühlung durch ein externes Wärmeträgerfluid, der eine glatte Außenoberfläche (2) aufweist, die wenigstens teilweise von regelmäßig auf der genannten glatten Fläche (2) verteilten Rippen (7) in einer spiralförmigen Anordnung mit einer vorbestimmten Teilung (A) bedeckt ist, wobei jede Rippe (7) einen querschnittlich im wesentlichen doppel-L-förmigen Körper (14) mit einem ersten Schenkel (15) und einer ersten Basis (16), die gegen die glatte Außenoberfläche (2) angedrückt ist, wobei die Rippen (7) unter Spannung auf die glatte Außenoberfläche (2) in sich bereichsweiser Überdeckung aufgerollt sind, derart, daß ihre erste Basis(16) vom einem zweiten Schenkel (18) und einer zweiten Basis (17) der entsprechenden benachbarten Rippe (7) wenigstens partiell überdeckt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine axiale Erstreckung der Höhe (H) und einen Durchmesser (D) derart aufweist, daß das Verhältnis H/D von ungefähr 1,14 bis ungefähr 5,33 beträgt und dadurch, daß jede Rippe (7) auf einen Teil ihrer ersten Basis (16) eine erste Rändelung (22) aufweist, die durch die zweite Basis (17) der entsprechenden benachbarten Rippe (7) überdeckt ist, und dadurch,
daß diese zweite Basis (17) eine zweite Rändelung (22) auf der Fläche ihres Bereiches aufweist, der die Rändelung (22) überdeckt, die durch die überdeckte erste Basis (16) der auf der anderen Seite benachbarten Rippe (7) bereitgestellt wird.

3. Kühlmantel nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen (7) eine regelmäßige Verteilung von radialen Wellen (26) auf ihren Körpern (10,14) aufweisen.

4. Kühlmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Höhe (H) zwischen etwa 400 und 800 mm beträgt und ihr Durchmesser (D) zwischen etwa 150 und 350 mm.

5. Kühlmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere glatte Oberfläche (2) eine thermische Austauschzone aufweist, bedeckt von Rippen (7) und begrenzt von zwei Außenzonen (3,4), die jeweils einen Ringkragen (5) mit einer Dichtung (6) aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Mantels (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, gemäß dem man

- einen zylindrischen Mantel (1), von dem wenigstens ein Teil der äußeren Oberfläche (2) glatt ist, herstellt,

- kontinuierlich ein metallisches Band (30) in einer vorbestimmten Geschwindigkeit darauf aufrollt; anschließend

- das Band einer Zugkraft zur Erzeugung eines Körpers (10, 14) einer Rippe (7) mit einer im wesentlichen L- oder doppel-L-förmigen Querschnittsform unterwirft, das Ganze bei der Ausübung einer Verzögerung bzw. Zurückhaltung des Abrollens des genannten Bandes (30),

- die unter Spannung stehenden Rippen (7) in einer spiralförmigen Verteilung mit einer vorbestimmten Teilung (A) auf wenigstens einen Teil der glatten Außenoberfläche (2) des zylindrischen Mantels verteilt, unter Synchronisierung der Positioniergeschwindigkeiten der Rippen mit der Abrollgeschwindigkeit des Bandes (30),

dadurch gekennzeichnet,
daß man die Herstellung des zylindrischen Mantels (1) in einer axialen Abmessung oder Höhe (H) und einem Durchmesser (D) vornimmt, derart, daß das Verhältnis H/D ungefähr 1,14 bis ungefähr 5,33 beträgt, und
daß man eine Rändelung (13,22) auf denjenigen Teil des Bandes (30) vornimmt, der dazu bestimmt ist, den Bereich der Rippe (7) zu bilden, der von der in der Folge gebildeten Rippe auf den Mantel (1) überdeckt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß man dem metallischen Band (30) Wärmeenergie zuführt, um die Bildung des Körpers (10,14) der Rippe (7) zu erleichtern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Rändelung (13,22) zur gleichen Zeit bildet, bei der man die Zurückhaltung der Aufwicklung des Bandes (30) ausübt.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, die gekennzeichnet ist durch:

- Mittel (40) zur Herstellung eines zylindrischen Mantels (1) mit wenigstens einem äußeren glatten Oberflächenbereich (2),

- Mittel (41) zur Lagerung einer Rolle eines metallischen Bandes (30),

- Mittel (43) zur Ausübung einer Traktion gemäß einer vorbestimmten Geschwindigkeit auf das Band (30),

- Mittel (46), um das Band (30) zurückzuhalten, gekoppelt mit den Mitteln (43) zur Ausübung einer Traktion auf das Band,

- Mittel (50), um dem zylindrischen Mantel eine Rotationsbewegung zu verleihen und

- Mittel (48) um das Band (30) in die Form der Rippen (7) zu bringen, querschnittlich in Form eines L oder Doppel-L, spiralförmig aufgewickelt um den genannten zylindrischen Mantel (1),

dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (40) zur Bildung des Mantels (1) es ermöglichen, diesen Mantel in einer axialen Abmessung oder Höhe (H) und einen Durchmesser (D) zu formen, derart, daß das Verhältnis H/D ungefähr 1,14 bis ungefähr 5,33 beträgt, und dadurch
daß die Vorrichtung in gleicher Weise Mittel (45,47) aufweist, um das Band (30) auf wenigstens einem Bereich zu riffeln, der einen Teil der Rippe (7) bilden soll, die von der in der Folge gebildete Rippe (7) auf den Mantel (1) überdeckt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (45,47) zur Riffelung des Bandes (30) einerseits mit den Mitteln (43) zur Ausübung einer Traktion auf das Band (30) und andererseits mit den Mitteln (48) zur Verformung des Bandes (30) gemeinsame Mittel haben, die einerseits eine Rändelwalze (45) zur Ausübung des Zuges auf das Band und andererseits zwei Rändelwalzen (47) zur Zurückhaltung des Bandes aufweisen, die mit einem Horizontaltisch (49) zur Bildung des Körpers (10) der Rippe (7) zusammenwirken.

Claims

1. A cylindrical enclosure (1) for cooling by an external heat-transfer fluid, and comprising a smooth outer surface (2) at least partially covered by fins (7) distributed uniformly over said smooth outer surface (2) in a helical arrangement of determined pitch (A), each fin (7) having a body (10) which in cross-section has a substantially L-shaped configuration, comprising a foot (11) and a base (12) which are applied against the smooth outer surface (2), the fins (7) being wound under tension on said smooth outer surface (2) with a partial overlap such that their base (12) is partially covered by the foot (11) of the adjacent fin (7) on the corresponding side, characterised in that it has an axial dimension or height (H) and a diameter (D) such that the ratio H/D is between approximately 1.14 and approximately 5.33, and in that each fin (7) has a knurling (13) which extends over the surface of the part of the base (12) which is covered by the foot (11) of the adjacent fin (7).

2. A cylindrical enclosure (1) for cooling by an external heat-transfer fluid, and comprising a smooth outer surface (2) at least partially covered by fins (7) distributed uniformly over said smooth outer surface (2) in a helical arrangement of determined pitch (A), each fin (7) having a body (14) which in cross-section has a substantially double-L-shaped configuration, comprising a first foot (15) and a first base (16) which are applied against the smooth outer surface (2), the fins (7) being wound under tension on said smooth outer surface (2) with a partial overlap such that their first base (16) is at least partially covered by a second foot (18) and a second base (17) of the adjacent fin (7) on the corresponding side, characterised in that it has an axial dimension or height (H) and a diameter (D) such that the ratio H/D is between approximately 1.14 and approximately 5.33, and in that each fin (7) has, on a part of its first base (16), a first knurling (22) covered by the second base (17) of the adjacent fin (7) on the corresponding side, and in that said second base (17) has a second knurling (22) on the surface of its part which covers the knurling (22) presented by the covered first base (16) of the adjacent fin (7) on the other side.

3. An enclosure according to Claim 1 or 2, characterised in that the fins (7) have a uniform distribution of radial corrugations (26) on their body (10, 14).

4. An enclosure according to any one of Claims 1 to 3, characterised in that its height (H) is between 400 and 800 mm and its diameter (D) is between 150 and 350 mm.

5. An enclosure according to any one of Claims 1 to 4, characterised in that its smooth outer surface (2) has a heat-exchange zone covered by fins (7) and defined between two end zones (3, 4) each having an annular groove (5) receiving a gasket (6).

6. A method of producing a cylindrical enclosure (1) according to any one of Claims 1 to 5, wherein:

- a cylindrical enclosure (1) is made, at least part of the outer surface (2) of which is smooth,

- a metal strip (30) is continuously unwound at a determined speed; and then

- traction is applied to the strip (30) when forming a body (10, 14) of a fin (7) having a cross-section of substantially L or double-L-shape while applying movement retention to the said strip (30),

- fins (7) are arranged under tension in a helical distribution of determined pitch (A) over at least the smooth part of the outer surface (2) of the cylindrical enclosure (1), the speed of locating the fins (7) being synchronised with the speed of movement of the strip (30), characterised in that the said cylindrical enclosure (1) is made with an axial dimension or height (H) and a diameter (D) such that the ratio H/D is between approximately 1.14 and approximately 5.33, and

- at least one knurling (13, 22) is made on a part of the strip (30) which is intended to form a part of a fin (7) covered by the next fin formed on the enclosure (1).

7. A method according to Claim 6, characterised in that heat energy is transmitted to the metal strip (30) to facilitate the formation of the body (10, 14) of the fin (7).

8. A method according to Claim 6 or 7, characterised in that the said knurling (13, 22) is effected at the same time as the said movement retention is applied to the strip (30).

9. Apparatus for performing the method according to any one of Claims 6 to 8, comprising

- means (40) for forming a cylindrical enclosure (1), at least part of the outer surface (2) of which is smooth,

- means (41) for storing a reel of metal strip (30),

- means (43) for applying traction to the strip (30) at a determined speed,

- means (46) for retaining the strip (30) coupled to the means (43) for applying traction to said strip,

- means (50) for keeping the cylindrical enclosure (1) driven by rotary movement, and

- means (48) for forming the strip (30) in the form of fins (7) of a cross-section of L or double-L shape, wound helically around said cylindrical enclosure (1), characterised in that the said means (40) for producing the enclosure (1) enable the latter to be formed with an axial dimension or height (H) and a diameter (D) such that the ratio H/D is between approximately 1.14 and approximately 5.33 and in that the apparatus also comprises means (45, 47) for knurling the strip (30) over at least a part intended to form a part of a fin (7) which is covered by the next fin (7) formed on the enclosure (1).

10. Apparatus according to Claim 9, characterised in that the said means (45, 47) for knurling the strip (30) have means common, firstly, with the means (43) for applying traction to the strip (30) and, secondly, with the means (48) for forming the strip (30), such common means respectively comprising, firstly, a knurled wheel (45) for applying traction to the strip and, secondly, two knurled presser rollers (47) for retaining the strip and co-operating with a horizontal table (49) for forming the body (10) of the fin (7).

Dessins