FR2730548A1 - DEFORMABLE TUBE WITH INTERNAL SURFACE OF VARIABLE SECTION BY INTERMITTENCE - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tube déformable à surface interne de section variable par intermittence. Tube métallique déformable pourvu d'une pluralité d'ondulations à extrémités ouvertes et de section interne variable, ces ondulations étant radiales et extérieures, réalisées d'un seul tenant avec le tube (1) même et obtenues par déformation plastique et radiale, vers l'extérieur, du tube même. La section longitudinale médiane de chacune de ces ondulations (2) à section variable présente la forme de deux angles opposés, faisant saillie vers l'extérieur, dont les couples de côté (4, 5) sont formés par des tronçons sensiblement symétriques par rapport à l'axe du tube. Les ondulations sont intercalées avec des parties de tube à section circulaire. Principale application: Electroménager.The invention relates to a deformable tube with an internal surface of intermittently variable cross section. Deformable metal tube provided with a plurality of corrugations with open ends and of variable internal section, these corrugations being radial and external, produced in one piece with the tube (1) itself and obtained by plastic and radial deformation, towards the outside, of the tube itself. The median longitudinal section of each of these corrugations (2) with variable section has the shape of two opposite angles, projecting outwards, the side pairs (4, 5) of which are formed by sections substantially symmetrical with respect to the axis of the tube. The corrugations are interposed with parts of a tube of circular section. Main application: Household appliances.

Description

L'invention concerne un tube métallique, déformable, adapté pour êtreThe invention relates to a metal tube, deformable, adapted to be

utilisé pour l'acheminement de fluides, en particulier de gaz, et simultanément à  used for conveying fluids, in particular gas, and simultaneously to

titre d'échangeur de chaleur.title of heat exchanger.

En particulier, ce tube métallique est utilisé pour acheminer un flux de gaz de combustion provenant d'un brûleur à gaz, ce tube étant introduit dans une chambre de cuisson d'un four pour la cuisson d'aliments, en  In particular, this metal tube is used to convey a flow of combustion gas from a gas burner, this tube being introduced into a cooking chamber of an oven for cooking food, in

particulier pour des collectivités.  particular for communities.

Le flux chaud de gaz de combustion qui traverse le tube provoque un réchauffement des parois, transférant à leur tour la chaleur reçue à l'atmosphère présente dans la chambre de cuisson dans laquelle est logé ce tube. On connaît des tubes métalliques déformables dont la surface externe est ondulée ou striée de manière à présenter des formes diverses; en particulier, on connaît des tubes pourvus d'un profil extérieur sensiblement ondulé ou pourvus d'un profil extérieur qui présente une série de saillies orientées vers l'extérieur, les côtés opposés de ces saillies étant  The hot flow of combustion gas that passes through the tube causes a heating of the walls, transferring in turn the heat received in the atmosphere in the cooking chamber in which the tube is housed. Deformable metal tubes are known whose outer surface is corrugated or striated so as to have various shapes; in particular, there are known tubes provided with a substantially undulating outer profile or provided with an outer profile which has a series of outwardly directed projections, the opposite sides of these projections being

sensiblement parallèles.substantially parallel.

Cependant, il s'est avéré que, si la profondeur de l'ondulation était modérée par rapport au diamètre du tube, l'échange thermique était alors limité; ceci peut facilement s'expliquer par le fait que, dans ce cas, l'augmentation de la surface externe utile pour l'échange de chaleur est modérée par rapport à la surface externe d'un tube cylindrique ayant le même diamètre. Malheureusement, il s'est avéré que, à l'inverse, si l'on utilise des tubes pourvus d'une ondulation prononcée pour augmenter l'échange thermique, les tubes sont alors désavantageusement bruyants puisse qu'ils émettent un type de son analogue à un choeur de sifflets. Ce phénomène peut également s'expliquer facilement: en effet, les parois de chaque saillie disposées dans le sens du flux de gaz, recevant la pression turbulente de ce flux, sont mises en vibration et émettent des ondes sonores correspondantes qui se propagent à l'intérieur de la saillie et heurtent, par la plus grande partie de leur énergie, la paroi opposée disposée à l'avant de cette même saillie. Ceci détermine une sollicitation également de ces parois, qui réfléchit à son tour l'énergie reçue en émettant à son tour des ondes sonores à l'intérieur de la saillie; le phénomène se répète donc de façon répétitive et produit un effet bien connu "d'effet de sifflet", mais amplifié par le nombre élevé d'ondulations et de saillies. Ce type de tube, qui offre d'excellentes propriétés d'échange thermique, est donc inacceptable concernant le bruit fastidieux émis, en particulier dans l'application citée. En outre, on connait universellement un type de tube constitué globalement d'une surface interne sensiblement cylindrique, et pourvu, sur la surface externe, d'une pluralité d'ailettes adaptées pour constituer des  However, it turned out that, if the depth of the corrugation was moderate relative to the diameter of the tube, the heat exchange was then limited; this can easily be explained by the fact that, in this case, the increase in the external surface area useful for heat exchange is moderate with respect to the external surface of a cylindrical tube having the same diameter. Unfortunately, it has been found that, conversely, if tubes with a pronounced corrugation are used to increase the heat exchange, the tubes are then noisily noisy if they emit a similar type of sound. to a chorus of whistles. This phenomenon can also be explained easily: in fact, the walls of each projection disposed in the direction of the gas flow, receiving the turbulent pressure of this flow, are vibrated and emit sound waves that propagate to the interior of the projection and strike, by the greater part of their energy, the opposite wall disposed at the front of this same projection. This determines a solicitation also of these walls, which in turn reflects the energy received by emitting in turn sound waves within the projection; the phenomenon is repeated repetitively and produces a well-known "whistle effect", but amplified by the high number of undulations and projections. This type of tube, which offers excellent heat exchange properties, is therefore unacceptable concerning the tedious noise emitted, in particular in the application cited. In addition, it is known universally a type of tube consisting generally of a substantially cylindrical inner surface, and provided on the outer surface with a plurality of fins adapted to form

éléments facilitant l'échange de chaleur.  elements facilitating heat exchange.

De telles ailettes peuvent être réalisées par l'un parmi de nombreux procédés connus à l'homme de l'art, par exemple, en reportant à part des ailettes précédemment fabriquées, ou par un travail de la partie externe du tube, ou en réalisant le tube par emboutissage, comme décrit par le brevet italien concernant le modèle d'utilité (dom.) numéro TO 93A000155 "Tube métallique déformable et à ailettes à surface interne sensiblement continue", en munissant le tube d'une série d'ailettes radiales externes réalisées d'un seul tenant avec le tube, les ailettes étant formées par une ondulation écrasée par la surface externe du tube externe du tube et espacées par des  Such fins may be made by one of a number of methods known to those skilled in the art, for example, by separately separating previously manufactured fins, or by working the outer portion of the tube, or by performing the tube by stamping, as described by the Italian patent concerning the utility model (dom.) number TO 93A000155 "Deformable and finned metal tube with substantially continuous inner surface", providing the tube with a series of radial fins external elements made in one piece with the tube, the fins being formed by a ripple crushed by the outer surface of the outer tube of the tube and spaced apart by

tronçons de tube sensiblement cylindriques.  substantially cylindrical tube sections.

Cependant, tous ces tubes sont sensiblement le même type de tube cylindrique pourvu d'ailettes externes classiques et se différencient seulement par le procédé de fabrication de ces ailettes, qui peuvent s'obtenir par écrasement à des intervalles appropriés de parties  However, all these tubes are substantially the same type of cylindrical tube provided with conventional external fins and are distinguished only by the method of manufacturing these fins, which can be obtained by crushing at appropriate intervals of parts

de la surface du même tube.from the surface of the same tube.

C'est pourquoi, tous ces tubes présentent des caractéristiques fonctionnelles communes: en particulier, ils n'émettent pas de bruit spécifique, mais offrent bien sûr également un échange thermique très limité du fait que, comme on peut le vérifier tout de suite, pour une longueur et un diamètre interne du tube égaux, l'aire de la surface interne d'échange thermique est inférieure à la surface externe correspondante du même tronçon de tube; ceci pénalise le transfert de chaleur, surtout si le coefficient de convection de l'échange thermique internes des gaz du tube est inférieur à celui de l'échange thermique externe. Cette circonstance entraîne l'assimilation de ce tronçon de tube à ailettes à un tube cylindrique, le tube à ailettes pouvant améliorer ces prestations en  Therefore, all these tubes have common functional characteristics: in particular, they do not emit specific noise, but of course also offer a very limited heat exchange because, as we can verify immediately, for a length and an internal diameter of the tube equal, the area of the internal heat exchange surface is less than the corresponding external surface of the same pipe section; this penalizes the heat transfer, especially if the convection coefficient of the internal heat exchange of the gases of the tube is lower than that of the external heat exchange. This circumstance entails the assimilation of this section of finned tube with a cylindrical tube, the finned tube being able to improve these performances by

augmentant la densité et le diamètre des ailettes.  increasing the density and the diameter of the fins.

Cependant, ceci nécessite, durant la fabrication, un coût élevé et, pendant l'utilisation, un espace disponible important, ceci ne pouvant pas toujours être obtenu, come dans le cas cité de l'application dans un  However, this requires, during manufacture, a high cost and, during use, a large available space, this can not always be obtained, as in the case cited of the application in a

four de cuisson.baking oven.

Le but de l'invention est donc de réaliser des tubes métalliques déformables ayant des propriétés optimales d'échange thermique, qui soient silencieux lorsqu'ils sont parcourus par un flux continu et correspondant de gaz et qui soient de fabrication facile et économique à l'aide des technologies et des matériaux  The object of the invention is therefore to provide deformable metal tubes having optimal properties of heat exchange, which are silent when they are traversed by a continuous flow and corresponding gas and which are easy and economical to manufacture. using technologies and materials

disponibles dans l'industrie.available in the industry.

Le tube métallique déformable pourvu d'une pluralité de parties longitudinales ayant une section variable se caractérise, selon l'invention, par le fait que la section longitudinale médiane desdites parties & section variable présente la forme d'une succession de deux angles a opposés, faisant saillie vers l'extérieur, dont les couples de côté sont formés par des tronçons sensiblement symétriques par rapport à l'axe du tube, ladite succession étant classiquement disposée le long  The deformable metal tube provided with a plurality of longitudinal portions having a variable section is characterized, according to the invention, by the fact that the median longitudinal section of said variable portions has the form of a succession of two opposite angles, protruding outwardly, whose side pairs are formed by sections substantially symmetrical with respect to the axis of the tube, said succession being conventionally arranged along

de la surface externe du tube.of the outer surface of the tube.

Le tube métallique déformable est pourvu, en outre, d'une deuxième pluralité de parties longitudinales ayant  The deformable metal tube is further provided with a second plurality of longitudinal portions having

une section circulaire.a circular section.

Les parties du tube à section circulaire sont  The parts of the circular section tube are

espacées par les parties du tube & section variable.  spaced apart by the parts of the tube & variable section.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la  The invention will be better understood on reading the

description qui suit, donnée à seul titre d'exemple non  description which follows, given as an example only

limitatif au regard des dessins annexés, sur lesquels: les figures la et lb représentent respectivement un tube échangeur droit et un tube échangeur plié, tous deux selon l'état de l'art, la figure 2 représente une coupe longitudinale médiane d'un tube échangeur selon l'invention, la figure 3 représente une partie d'une section  FIGS. 1a and 1b show respectively a straight exchanger tube and a folded exchanger tube, both according to the state of the art; FIG. 2 represents a longitudinal longitudinal section of a tube; exchanger according to the invention, FIG. 3 represents part of a section

d'un tube échangeur selon l'invention.  of a heat exchanger tube according to the invention.

En se référant à la figure 2, il est représenté un tube selon l'invention: ce dernier consiste essentiellement en un tube métallique 1 de préférence cylindrique, comportant, sur sa surface externe, une pluralité d'ondulations 2 disposées et réalisées d'un seul tenant au moyen d'un travail de cette méme surface  Referring to Figure 2, there is shown a tube according to the invention: the latter consists essentially of a metal tube 1 preferably cylindrical, having on its outer surface, a plurality of corrugations 2 arranged and made of a alone holding by means of a work of this same surface

métallique constituant la surface externe.  metal forming the outer surface.

Le matériau constituant le tube est l'un des métaux globalement utilisés à cette fin, tel que l'acier, le laiton, le cuivre, l'aluminium, etc., pour garantir tant des propriétés optimales de travail du tube qu'une bonne aptitude au travail et une bonne résistance mécanique. De préférence, les ondulations sont disposées & des  The material constituting the tube is one of the metals generally used for this purpose, such as steel, brass, copper, aluminum, etc., to guarantee both optimal tube working properties and good fitness for work and good mechanical resistance. Preferably, the corrugations are arranged

intervalles réguliers sur la surface du tube.  regular intervals on the surface of the tube.

Leur forme est sensiblement celle d'une pointe et se termine par un angle, dans le sens o, si l'on coupe le tube avec un plan passant par son axe médian, on obtient un profil représenté sur la figure 2, c'est-à-dire un profil qui représente la série de couples d'angles opposés, faisant saillie vers l'extérieur, dont les couples respectifs de côté sont formés par des tronçons sensiblement symétriques par  Their shape is substantially that of a point and ends with an angle, in the direction o, if we cut the tube with a plane passing through its median axis, we obtain a profile shown in Figure 2, it is that is, a profile which represents the series of pairs of opposing, outwardly projecting angles, the respective side pairs of which are formed by substantially symmetrical sections by

rapport à l'axe 3 du tube.relative to the axis 3 of the tube.

Le niveau de silence substantiel de ce tube peut ainsi s'expliquer: si une onde sonore A provoquée par une quelconque turbulence du gaz heurte la paroi interne 4, opposée au sens du mouvement du gaz, de l'une des ondulations 2, dans le cas plus général la partie principale de l'énergie de l'onde réfléchie B est encore tournée vers l'intérieur du tube et dans un sens contraire au mouvement du gaz, et seule une fraction mineure M est orientée vers la paroi interne 5 opposée de l'ondulation respective, étant donné l'inclinaison a  The level of substantial silence of this tube can thus be explained: if a sound wave A caused by any turbulence of the gas strikes the inner wall 4, opposite to the direction of the movement of the gas, of one of the corrugations 2, in the more general case the main part of the energy of the reflected wave B is still turned towards the inside of the tube and in a direction contrary to the movement of the gas, and only a minor fraction M is directed towards the opposite inner wall 5 of the respective undulation, given the inclination

des côtés de l'ondulation.sides of the ripple.

En effet, il s'est avéré que, si cet angle a augmente, le niveau de silence du tube augmente en correspondance puisque la fraction d'énergie qui est réfléchie par une paroi interne des ondulations vers l'intérieur du tube, par rapport à l'énergie réfléchie contre la paroi interne opposée, augmente comme  Indeed, it has been found that, if this angle has increased, the level of silence of the tube increases correspondingly since the fraction of energy which is reflected by an inner wall of the undulations towards the inside of the tube, compared to the energy reflected against the opposite inner wall, increases as

représenté sur la figure 3.shown in Figure 3.

Cependant, il est également évident que lorsque cet angle a augmente, la capacité d'échange thermique diminue, étant donné que la surface externe d'échange  However, it is also obvious that as this angle increases, the heat exchange capacity decreases, since the external exchange surface

diminue en correspondance.decreases in correspondence.

En effet, dans le cas limité o cet angle a atteint sa valeur maximale de 900, les ondulations sont alors totalement annulées et le tube devient un tube simplement cylindrique qui présente donc des caractéristiques optimales de silence, mais les plus  Indeed, in the limited case o this angle has reached its maximum value of 900, the corrugations are then completely canceled and the tube becomes a simply cylindrical tube which therefore has optimum characteristics of silence, but the most

mauvaises propriétés d'échange thermique.  poor heat exchange properties.

En outre, un tube du type décrit est adapté pour être plié et déformé pour présenter la forme souhaitée, sans perdre excessivement ses propriétés d'échangeur de  In addition, a tube of the type described is adapted to be folded and deformed to present the desired shape, without excessively losing its heat exchanger properties.

chaleur et de silence.heat and silence.

L'esprit de l'invention comprend bien sûr un type de tube dans lequel les ondulations se suivent de manière ininterrompue, ne comportant aucune partie de  The spirit of the invention of course comprises a type of tube in which the corrugations follow one another in an uninterrupted manner, having no part of

tube ayant une section cylindrique.tube having a cylindrical section.

Bien sûr, l'Homme de l'art est parfaitement en mesure de réaliser un tube tel que décrit à l'aide d'une des nombreuses techniques de fabrication connues à l'état de la technique, et également de choisir l'angle a le plus adapté pour obtenir le compromis souhaité  Of course, one skilled in the art is perfectly able to make a tube as described using one of the many known manufacturing techniques in the state of the art, and also to choose the angle a the most suitable to achieve the desired compromise

entre les demandes posées.between the requests asked.

REVE1NDICATIONSREVE1NDICATIONS

1. Tube métallique déformable pourvu d'une pluralité de parties longitudinales ayant une section variable, caractérisé par le fait que la section longitudinale médiane desdites parties & section variable présente la forme d'une succession de deux angles a opposés, faisant saillie vers l'extérieur, dont les couples de côté (4, 5) sont formés par des tronçons sensiblement symétriques par rapport à l'axe (3) du tube, ladite succession étant classiquement disposée le  1. deformable metal tube provided with a plurality of longitudinal portions having a variable section, characterized in that the median longitudinal section of said variable section portions has the shape of a succession of two opposite angles, projecting towards the outside, whose side pairs (4, 5) are formed by sections substantially symmetrical with respect to the axis (3) of the tube, said succession being conventionally arranged on the

long de la surface externe du tube.along the outer surface of the tube.

2. Tube métallique déformable selon la revendication 1, caractérisé par le fait d'être pourvu en outre d'une deuxième pluralité de parties  2. Deformable metal tube according to claim 1, characterized by being further provided with a second plurality of parts

longitudinales ayant une section circulaire (1).  longitudinal having a circular section (1).

3. Tube métallique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites parties du tube à section circulaire sont espacées par lesdites parties du  3. Metal tube according to claim 2, characterized in that said portions of the circular section tube are spaced by said parts of the

tube à section variable.variable section tube.