BR112012017291B1 - Método para formar uma parede com superfície melhorada - Google Patents

Abstract

método para formar uma parede com superfície melhorada, parede com superfície melhorada, trocador de calor, e, aparelho de manipulação de fluido. um métoto para formar paredes de superfície melhoradas para realizar um processo é divulgado. o método amplamente compreende as etapas de: fornecer um comprimento de material tendo superfícies iniciais opostas, dito material tendo uma linha central longitudinal posicionada substancialmente na metade entre as superfícies, cada de ditas superfícies iniciais tendo uma densidade de superfície inicial; imprimindo padrões secundários tendo densidades de superfícies em cada de ditas superfícies iniciais para distorcer o dito material; imprimindo padrões primários tendo densidades de superfície em cada de tais superfícies distorcidas para ainda distorcer dito material e para ainda aumentar as densidades de superfície em cada das ditas superfícies.

Description

MÉTODO PARA FORMAR UMA PAREDE COM SUPERFÍCIE MELHORADA

Referência Cruzada a Pedido Relacionado [001] Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente U.S. No. Série 12/754.094 pendente, depositado em 5 de Abril de 2010, e também reivindica a prioridade do Pedido Provisional U.S. No. de Série 61/295.653, depositado em 15 de Janeiro de 2010, a divulgação total de ambos os quais são aqui incorporados por referência.

Campo Técnico [002] A presente invenção diz respeito geralmente a métodos de formar paredes de superfície melhorada para uso em aparelhos (p.ex. dispositivos trocadores de calor, dispositivos misturadores de fluido, etc.) para realização de um processo, para paredes de superfície melhorada per se, e para vários aparelhos incorporando tais paredes de superfície melhorada.

Fundamentos da Técnica [003] É conhecido fornecer paredes de superfície melhorada para uso em trocadores de calor e dispositivos de mistura de fluido. Tais paredes tipicamente tem uma pluralidade de características impressas nelas para melhorar a área de superfície, para melhorar mistura de fluido, para promover turbulência, para romper a camada limite adjacente à superfície, para melhorar transferência de calor, etc.

[004] A U.S. 5.052.476A aparece para divulgar um tubo trocador de calor tendo ranhuras primárias em forma de U, ranhuras secundárias em forma de V, e ranhuras terciárias em forma de pêra para aumentar turbulência e eficiência de refluxo. O tubo é primeiro formado como uma chapa, e é então rolado em um tubo, após o qual suas extremidades próximas são soldadas juntas. A profundidade das ranhuras secundárias é dita a ser 50-100% da profundidade das ranhuras primárias.

[005] A U.S. 5.259.448A aparece para divulgar um tubo trocador de calor tendo ranhuras principais em forma retangular e ranhuras secundárias estreitas que interceptam as ranhuras principais em um ângulo. O dispositivo aparece para ser formato plano, rolado, ou enrolado, e então soldado. A profundidade das ranhuras estreitas é dita a ser 0,02 milímetros (mm). A profundidade das ranhuras principais é dita a ser 0,20 - 0,30 mm.

[006] A U.S. 5.332.034A aparece para divulgar um tubo trocador de calor tendo nervuras espaçadas circunferencialmente estendendo longitudinalmente com entalhes inclinados paralelos para aumentar turbulência e para aumentar desempenho de troca de calor.

[007] A U.S. 5.458.191A aparece para divulgar um tubo trocador de calor tendo nervuras helicoidalmente enroladas espaçadas circunferencialmente com entalhes inclinados paralelos.

[008] A U.S. 6.182.743 B1 aparece para divulgar um tubo trocador de calor com arranjos poliédricos para melhorar características de transferência de calor. Os arranjos poliédricos podem ser aplicados a superfícies de tubo externo e interno. Esta referência pode ensinar o uso de nervuras, aletas, revestimentos e insertos para romper a camada limite.

[009] A U.S. 6.176.301 B1 aparece para divulgar um tubo trocador de calor com arranjos poliédricos tendo cavidades tipo rachadura em pelo menos duas superfícies dos poliedros.

[0010] A US 2005/0067156 A1 aparece para divulgar um tubo de transferência de calor que é soldado por forja ou a frio, e que tem padrões ondulados no mesmo de várias formas.

[0011] A US 2005/0247380 A1 aparece para divulgar um tubo trocador de calor de ligas de estanho-bronze para resistir a corrosão por formigamento (p.ex. tipo formiga).

[0012] A US 2009/0008075 A1 aparece para divulgar um tubo trocador de calor tendo arranjos de poliedros, com o segundo arranjo sendo arranjado em um ângulo com respeito ao primeiro.

[0013] A US 5.351.397 A aparece para divulgar uma chapa de ebulição nuclear formada por rolo tendo um primeiro padrão de ranhuras separados por cristas, e um segundo padrão de ranhuras mais rasas usinadas nas cristas. A profundidade do segundo padrão é dita a ser em torno de 10 -50% da profundidade do primeiro padrão.

[0014] A US 7.032.654 B2 aparece para divulgar um trocador de calor tendo aletas com superfícies melhoradas, e com furos na aletas.

[0015] A US 4.663.243A aparece para divulgar uma superfície trocadora de calor tendo superfícies de ebulição melhoradas de liga ferrosa pulverizadas por chama.

[0016] Finalmente, US 4.753.849 aparece para divulgar um tubo trocador de calor com um revestimento poroso para melhorar troca de calor.

Divulgação da Invenção [0017] Com referência parentética às partes correspondentes, porções ou superfícies de uma ou mais das modalidades divulgadas, meramente para fins de ilustração e não por meio de limitação, a presente invenção amplamente fornece: (1) métodos aprimorados para formar paredes de superfície melhorada para uso em aparelhos (p.ex. dispositivos trocadores de calor, dispositivos de mistura de fluido, etc.) para realizar um processo, (2) a paredes de superfície melhorada per se, e (3) a vários aparelhos incorporando tais paredes de superfície melhorada.

[0018] Em um aspecto, a invenção fornece um método aprimorado para formar uma parede com superfície melhorada (20) para uso em um aparelho para realizar um processo, compreendendo as etapas de: fornecer um comprimento de material (21) tendo superfícies iniciais opostas (21a, 21b), o material tendo uma linha central longitudinal (x-x) posicionada substancialmente na metade entre as superfícies iniciais, o material tendo uma dimensão transversal inicial medida a partir da linha central a um ponto em cada das superfícies iniciais localizadas mais distante da linha central, cada das superfícies iniciais tendo uma densidade de superfície inicial, a densidade de superfície sendo definida como um número de caracteres em uma superfície por unidade da área de superfície projetada; imprimir padrões secundários (23a, 23b) tendo densidades de superfície de padrão secundário em cada das superfícies iniciais para distorcer o material e para aumentar as densidades de superfície em cada das superfícies e para aumentar a dimensão transversal do material a partir da linha central até o ponto mais distante de tal material distorcido, e imprimir padrões primários (25a, 25b) tendo densidades de superfície de padrão primário em cada de tais superfícies distorcidas para ainda distorcer o material e ainda aumentar as densidades de superfície em cada das superfícies; assim para fornecer uma parede com superfície melhorada para uso em um aparelho para realizar um processo.

[0019] Cada densidade de superfície de padrão secundário pode ser maior que cada densidade de superfície de padrão primário.

[0020] A etapa de imprimir os padrões secundários em cada das superfícies iniciais pode incluir a etapa adicional de: trabalhar a frio o material.

[0021] A etapa de imprimir os padrões primários em cada das superfícies distorcidas pode incluir a etapa adicional de: trabalhar a frio o material.

[0022] Os padrões secundários podem ser os mesmos.

[0023] Os padrões secundários podem ser deslocados em relação a um outro de modo que uma dimensão máxima a partir da linha central até uma superfície distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir da linha central até a outra superfície distorcida.

[0024] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode aumentar a dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido de até 135% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0025] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode aumentar a dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido de até 150% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0026] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode aumentar a dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido de até 300% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0027] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode aumentar a dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido de até 700% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0028] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode não reduzir a dimensão mínima do material, quando medido a partir de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas até o ponto mais próximo em uma oposta de tais superfícies distorcidas, inferior a 95% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das superfícies iniciais até o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

[0029] A etapa de imprimir os padrões secundários no material pode não reduzir a dimensão mínima do material, quando medido a partir de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas até o ponto mais próximo em uma oposta de tais superfícies distorcidas, inferior a 50% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das superfícies iniciais até o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

[0030] Os padrões primários podem ser os mesmos.

[0031 ] Os padrões primários podem ser deslocados em relação um ao outro de modo que uma dimensão máxima a partir da linha central a uma superfície adicionalmente distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir da linha central até a outra superfície adicionalmente distorcida.

[0032] A etapa de imprimir os padrões primários no material pode não reduzir a dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medido a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 95% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central a cada das superfícies iniciais.

[0033] E etapa de imprimir os padrões primários no material pode não reduzir a dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medido a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 50% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central até cada das superfícies iniciais.

[0034] A etapa de imprimir os padrões primários em cada das superfícies pode ainda aumentar a dimensão a partir da linha central até o ponto mais distante do material adicionalmente distorcido.

[0035] As superfícies opostas do material podem ser inicialmente planas.

[0036] As etapas de imprimir os padrões podem incluir as etapas de imprimir os padrões por pelo menos uma operação de rigidização, estampagem, rolamento, pressão e gravação em relevo.

[0037] O método pode ainda compreender as etapas adicionais de: flexionar a parede com superfície melhorada de modo que as extremidades próximas são posicionadas próximas uma da outra; e juntando as extremidades próximas do material juntas; assim para formar um tubo de superfície melhorada.

[0038] A etapa de juntar as extremidades próximas do material junto pode inclui a etapa adicional de: soldar as extremidades próximas do material para juntá-las.

[0039] O método pode ainda compreender a etapa adicional de: fornecer furos através do material.

[0040] O método pode ainda compreender a etapa adicional de: instalar a superfície melhorada em um trocador de calor.

[0041] O método pode ainda compreender a etapa adicional de: instalar a parede com superfície melhorada em um aparelho de manipulação de fluido.

[0042] Em outro aspecto, a invenção fornece uma parede com superfície melhorada fabricada pelo método definido por qualquer das etapas acima mencionadas.

[0043] Os padrões primários podem ser direcionais ou não direcionais.

[0044] Os padrões secundários podem ser direcionais ou não direcionais.

[0045] A parede pode consentir com pelo menos uma das designações seguintes ASME/ASTM: A249/A, A135, A370, A751 , E213, E273, E309, E1806, A691 , A139, A213, A214, A268, A 269, A270, A312, A334, A335, A498, A631 , A671 , A688, A691 , A778, A299/A, A789, A789/A, A789/M, A790, A803, A480, A763, A941 , A1016, A1012, A1047/A, A250, A771 , A826, A851 , B674, E1 12, A370, A999, E381 , E426, E527, E340, A409, A358, A262, A240, A537, A530, A 435, A387, A299, A204, A20, A577, A578, A285, E165, A380, A262 e A179. A divulgação agregada de cada destas designações é aqui incorporada por referência.

[0046] O material pode ser homogêneo ou não homogêneo.

[0047] O material pode ser fornecido com um revestimento em pelo menos uma porção de uma das superfícies iniciais.

[0048] Pelo menos uma porção de uma das superfícies iniciais pode ser tratada quimicamente.

[0049] Em outro aspecto, a invenção fornece um dispositivo trocador de calor aprimorado que incorpora a parede com superfície melhorada aprimorada.

[0050] Em outro aspecto, a invenção fornece um aparelho de manipulação de fluido aprimorado que incorpora a parede com superfície melhorada.

[0051] Em outro aspecto a invenção fornece uma parede com superfície melhorada aprimorada (20) para uso em um aparelho para realizar um processo, cuja parede compreende: um comprimento de material (21) tendo superfícies iniciais opostas (21a, 21b), o material tendo uma linha central longitudinal (x-x) posicionada substancialmente no meio entre as superfícies iniciais, o material tendo uma dimensão transversal inicial medida a partir da linha central até um ponto em cada das superfícies iniciais localizadas mais distantes da linha central, cada das superfícies iniciais tendo uma densidade de superfície inicial, a densidade de superfície sendo definida como o número de caracteres (incluindo zero) em uma superfície por unidade da área de superfície projetada; padrões secundários (23) tendo densidades de superfície de padrão secundário impresso em cada das superfícies iniciais, os padrões secundários distorcendo o material e aumentando as densidades de superfície em cada das superfícies e aumentando a dimensão transversal do material a partir da linha central até o ponto mais distante de tal material distorcido; e padrões primários (25) tendo densidades de superfície de padrão primário impresso em cada de tais superfícies distorcidas e ainda distorcer o material e ainda aumentar as densidades de superfície em cada das superfícies.

[0052] Cada densidade de superfície de padrão secundário pode ser maior que cada densidade de superfície de padrão primário.

[0053] Os padrões secundários podem ser os mesmos.

[0054] Os padrões secundários podem ser deslocados em relação a um outro de modo que uma dimensão máxima a partir da linha central até uma superfície distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir da linha central até a outra superfície distorcida.

[0055] A dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido pode ser inferior a 135% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0056] A dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido pode ser inferior a 150% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0057] A dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido pode ser inferior a 300% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0058] A dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido pode ser inferior a 700% da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante na superfície inicial.

[0059] A dimensão mínima do material, quando medida a partir de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas até o ponto mais próximo na uma oposta de tais superfícies distorcidas, é pelo menos 95% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das superfícies iniciais até o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

[0060] A dimensão mínima do material, quando medida a partir de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas até o ponto mais próximo na uma oposta de tais superfícies distorcidas, é pelo menos 50% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das superfícies iniciais até o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

[0061] Os padrões primários podem ser os mesmos ou diferentes.

[0062] Os padrões primários podem ser deslocados em relação a um outro de modo que uma dimensão máxima a partir da linha central até uma superfície adicionalmente distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir da linha central até a outra superfície adicionalmente distorcida.

[0063] A dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medida a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, pode ser pelo menos 95% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central para cada das superfícies inicial.

[0064] A dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medida a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, pode ser pelo menos 50% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central para cada das superfícies inicial.

[0065] Os padrões primários impressos podem ainda aumentar a dimensão a partir da linha central até o ponto mais distante do material adicionalmente distorcido.

[0066] Consequentemente, um objetivo é fornecer métodos melhorados de formar paredes de superfície melhorada para uso em um aparelho para realizar um processo.

[0067] Outro objetivo é para fornecer paredes de superfície melhorada.

[0068] Ainda outro objetivo é para fornecer um aparelho aprimorado que incorpora uma parede com superfície melhorada.

[0069] Estes e outros objetivos e vantagens se tornarão aparentes a partir da especificação escrita acima mencionada e a seguir, os desenhos e as reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos [0070] A Fig. 1A é uma vista plana de topo esquemática de um comprimento do material mostrando os padrões Secundário 1 e Primário 1 sendo impressos no mesmo.

[0071] A Fig. 1B é uma elevação lateral da estrutura esquematicamente mostrada na Fig. 1A.

[0072] A Fig. 2A é uma vista plana de topo aumentada do padrão Secundário 1, como mostrado nas Figs. 1A-1B, impresso no material.

[0073] A Fig. 2B é uma vista plana de topo aumentada do padrão Primário 1 impresso em uma folha de material fornecido, a escala da Fig. 2B sendo a mesma da escala da Fig. 2A.

[0074] A Fig. 2C é uma vista plana de topo dos padrões Primário 1 e Secundário 1, como mostrado nas Figs. 1A-1B, impresso no material, a escala da Fig. 2C sendo a mesma da escala das Figs. 2A-2B.

[0075] A Fig. 3A é uma vista seccional vertical transversal do material antes de imprimir os padrões Secundários 1 no mesmo, esta vista sendo tomada geralmente na linha 3A-3A da Fig. 1A.

[0076] A Fig. 3B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada muito aumentada da mesma, tomada geralmente na linha 3B-3B da Fig. 2A, mostrando os padrões Secundário 1 impressos no material.

[0077] A Fig. 3C é uma vista seccional transversal fragmentada muito aumentada, tomada geralmente na linha 3C-3C da Fig. 2B, mostrando os padrões Primário 1 impressos no material.

[0078] A Fig. 3D é uma vista seccional transversal fragmentada muito aumentada do mesmo, tomada geralmente na linha 3D-3D da Fig. 2C, mostrando os padrões Primário 1 e Secundário 1 impressos no material.

[0079] A Fig. 4 é uma vista seccional vertical transversal esquemática do mesmo, mostrando como os padrões Secundário 1 são impressos no material.

[0080] A Fig. 5A é uma vista esquemática, mostrando como a espessura de parede de ponto a ponto de uma folha plana é medida.

[0081] A Fig. 5B é uma vista esquemática, mostrando como a espessura da parede de ponto a ponto do material é medido após os padrões Secundário 1 terem sido impressos nele.

[0082] A Fig. 5C é uma vista esquemática mostrando como a espessura de parede ponto a ponto dos padrões Primário 1 é medida.

[0083] A Fig. 5D é uma vista esquemática mostrando como a espessura de parede ponto a ponto do material de superfície melhorada terminado é medida, este material tendo os padrões Primário 1 e Secundário 1 impostos impressos no mesmo.

[0084] A Fig. 6A é uma vista esquemática mostrando como a espessura da área de uma folha plana é medida.

[0085] A Fig. 6B é uma vista esquemática mostrando como a área de espessura de parede é medida após os padrões Secundário 1 terem sido impressos na mesma.

[0086] A Fig. 6C é uma vista esquemática mostrando como a área de espessura de parede é medida após os padrões Primário 1 terem sidos impressos na mesma.

[0087] A Fig. 6D é uma vista esquemática mostrando como a área de espessura de parede de uma parede com superfície melhorada é medida após os padrões Primário 1 e Secundário 1 terem sido impressos na mesma.

[0088] A Fig. 7A é uma vista plana de topo mostrando outro padrão primário, designado ao padrão Primário 2, impresso em uma folha.

[0089] A Fig. 7B é uma vista seccional vertical transversal da mesma tomada na linha 7B-7B da Fig. 7A.

[0090] A Fig. 7C é uma vista seccional horizontal transversal fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 7C-7C da Fig. 7A.

[0091] A Fig. 8A é uma vista plana de topo de um terceiro padrão primário, designado ao padrão Primário 3, impresso em uma folha de material.

[0092] A Fig. 8B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 8B-8B da Fig. 8A.

[0093] A Fig. 8C é uma vista seccional horizontal transversal fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 8C-8C da Fig. 8A.

[0094] A Fig. 9A é uma vista plana de topo de outro padrão primário, designada ao padrão Primário 4, impresso em uma folha de material, este padrão tendo uma densidade de superfície característica de 0,5.

[0095] A Fig. 9B é uma vista similar à Fig. 9A, mas mostrando uma forma variante do padrão Primário 4 tendo uma densidade de superfície característica de 1,0.

[0096] A Fig. 9C é uma vista similar às Figs. 9A e 9B, mas mostrando outra forma variante do padrão Primário 4 tendo uma densidade de superfície característica de 2,0.

[0097] A Fig. 10A é uma vista plana de topo de outro padrão primário, designado o padrão Primário 5, impresso em uma folha de material.

[0098] A Fig. 10B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada, tomada geralmente na linha 10B-10B da Fig. 10A.

[0099] A Fig. 10C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada, tomada geralmente na linha 10C-10C da Fig. 10A.

[00100] A Fig. 11A é uma vista plana de topo de outro padrão secundário, designado o padrão Secundário 2, impresso no material, esta vista mostrando as características individuais como sendo de alguma forma em forma oval.

[00101] A Fig. 11B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 11B-11B da Fig. 11A.

[00102] A Fig. 11C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 11C-11C da Fig. 11A.

[00103] A Fig. 12A é uma vista plana de topo de outro padrão secundário, designado o padrão Secundário 3, impresso em um comprimento do material, esta vista mostrando as características individuais como sendo de alguma forma em forma de limão.

[00104] A Fig. 12B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 12B-12B da Fig. 12A.

[00105] A Fig. 12C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 12C-12C da Fig. 12A.

[00106] A Fig. 13A é uma vista plana de topo de outro padrão primário, designado o padrão Primário 6, impresso em um comprimento do material.

[00107] A Fig. 13B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 13B-13B da Fig. 13A.

[00108] A Fig. 14A é ainda outro exemplo de um padrão primário direcional entrecruzado, designado o padrão Primário 7, impresso em um comprimento de material, este padrão sendo direcional em ambas direções longitudinal e transversal.

[00109] A Fig. 14B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 14B-14B da Fig. 14A.

[00110] A Fig. 14C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 14C-14C da Fig. 14A.

[00111] A Fig. 15A é uma vista fragmentada de outro padrão não direcional tipo seixo, designado como padrão Secundário 4, impresso em um comprimento de material.

[00112] A Fig. 15B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 15B-15B da Fig. 15A.

[00113] A Fig. 15C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 15C-15C da Fig. 15A.

[00114] A Fig. 16A é uma vista plana de topo de ainda outro padrão não direcional tipo colmeia, designado padrão Secundário 4, impresso no comprimento de material.

[00115] A Fig. 16B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 16B-16B da Fig. 15A.

[00116] A Fig. 16C é uma vista seccional vertical transversal fragmentada da mesma, tomada na linha 16C-16C da Fig. 16A.

[00117] A Fig. 17 é uma vista esquemática de um processo para fazer tubos de superfície melhorada.

[00118] A Fig. 18A é uma elevação lateral de um tubo redondo tendo um revestimento opcional em sua superfície externa.

[00119] A Fig. 18B é uma elevação de extremidade direita do tubo redondo mostrado na Fig. 18A.

[00120] A Fig. 18C é uma vista detalhada aumentada do tubo redondo, tomada dentro do círculo indicado na Fig. 18B, e particularmente mostrando o revestimento na superfície externa do tubo.

[00121] A Fig. 19A é uma vista isométrica de um tubo retangular.

[00122] A Fig. 19B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada, tomada geralmente na linha 19B-19B da Fig. 19A, do tubo retangular.

[00123] A Fig. 19C é uma vista detalhada aumentada de uma porção da parede do tubo retangular, esta vista sendo tomada dentro do círculo indicado na Fig. 19B.

[00124] A Fig. 20A é uma elevação lateral de um tubo em forma de U.

[00125] A Fig. 20B é uma vista seccional vertical transversal fragmentada levemente aumentada, tomada geralmente na linha 20B-20B da Fig. 20A.

[00126] A Fig. 20C é uma vista detalhada bem aumentada de uma porção da parede de tubo, esta vista sendo tomada dentro do círculo indicado da Fig. 20B.

[00127] A Fig. 21A é uma elevação lateral de uma bobina enrolada helicoidalmente formada de um tubo redondo tendo superfícies externa e interna melhoradas.

[00128] A Fig. 21B é uma vista plana de topo da bobina mostrada na Fig. 21A.

[00129] A Fig. 21C é uma vista seccional vertical fragmentada aumentada da mesma, tomada geralmente na linha 21C-21C da Fig. 21A, mostrando o tubo na bobina.

[00130] A Fig. 21D é uma vista detalhada bem aumentada, tomada dentro do círculo indicado da Fig. 21C, mostrando uma porção da parede do tubo.

[00131] A Fig. 22 é uma vista esquemática de um processo para fazer uma aleta de superfície melhorada.

[00132] A Fig. 23A é uma elevação frontal de uma primeira aleta de superfície melhorada tendo padrões primários e secundários impressos na mesma, e tendo tubo resfriador e fluxo através das aberturas.

[00133] A Fig. 23B é uma vista seccional vertical fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 23B-23B da Fig. 23A.

[00134] A Fig. 24A é uma elevação frontal de uma segunda aleta de superfície melhorada tendo padrões primários e secundários impressos na mesma, e tendo tubo resfriador e fluxo através das aberturas.

[00135] A Fig. 24B é uma vista seccional vertical fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 24B-24B da Fig. 24A.

[00136] A Fig. 25A é uma elevação frontal de uma terceira aleta de superfície melhorada tendo aberturas de tubo resfriador e fluxo menor através das aberturas.

[00137] A Fig. 25B é uma elevação frontal de uma quarta aleta de superfície melhorada tendo aberturas de tubo resfriador e fluxo intermediário através das aberturas.

[00138] A Fig. 25C é uma elevação frontal de uma quinta aleta de superfície melhorada tendo aberturas de tubo resfriador e maior fluxo através das aberturas.

[00139] A Fig. 25D é uma elevação frontal de uma sexta aleta de superfície melhorada tendo aberturas de tubo resfriador e uma combinação de maior, intermediário e menor fluxo através das aberturas.

[00140] A Fig. 25E é uma elevação frontal de uma sétima aleta de superfície melhorada tendo aberturas de tubo resfriador e outra combinação de maior, intermediário e menor fluxo através das aberturas.

[00141] A Fig. 26 é uma vista esquemática de um trocador de calor melhorado tendo um tubo trocador de calor de superfície melhorada no seu interior.

[00142] A Fig. 27A é uma vista plana de fundo de um resfriador de fluido aprimorado tendo tubos de superfície melhorada no em seu interior.

[00143] A Fig. 27B é uma vista seccional horizontal fragmentada da mesma, tomada geralmente na linha 27B-27B da Fig. 27A.

[00144] A Fig. 27C é uma elevação lateral de um resfriador aprimorado mostrado na Fig. 27A, com a cobertura no lugar.

[00145] A Fig. 27D é uma vista seccional vertical fragmentada da mesma, tirada geralmente na linha 27D-27D da Fig. 27C, mostrando uma vista plana de fundo de uma destas aletas.

[00146] A Fig. 27E é uma vista detalhada aumentada de uma porção de uma das aletas, esta vista sendo tomada dentro do círculo indicado da Fig. 27D.

[00147] A Fig. 28 é uma vista esquemática de um vaso de fluxo de fluido incorporando superfícies melhoradas em seu interior.

[00148] A Fig. 29A é uma vista plana de topo de uma placa trocadora de calor incorporando superfícies melhoradas no seu interior.

[00149] A Fig. 29B é uma vista detalhada aumentada de uma porção da placa trocadora de calor, esta vista sendo tomada dentro do círculo indicado na Fig. 29A.

Descrição das Modalidades Preferidas [00150] No início, deve ser claramente entendido que numerais de referência semelhantes são pretendidos para identificar os mesmos elementos estruturais, porções ou superfícies consistentemente através de várias figuras desenhadas, como tais elementos, porções ou superfícies podem ser ainda descritas ou explicadas pela especificação escrita total, da qual esta descrição detalhada é uma parte integral. A menos que de outra forma indicado, os desenhos são pretendidos a serem lidos (p.ex. arranjo de hachuras de partes, proporção, grau, etc.) junto com a especificação, e são para serem consideradas uma porção da descrição escrita total desta invenção. Como usado aqui na seguinte descrição, os termos “horizontal”, “vertical”, “direita”, “esquerda”, “cima” e “baixo”, bem como derivados adjetivos e adverbiais deles (p.ex. “horizontalmente”, “para cima”, “ereto”, etc.), simplesmente refere a orientação da estrutura ilustrada como a figura desenhada particular faceia o leitor. Similarmente, os termos “para dentro” e “para fora” geralmente referem à orientação de uma superfície relativa a seu eixo de alongamento, ou eixo de rotação, como apropriado. A menos que de outra forma indicado, todas dimensões enunciadas na presente especificação, e nos desenhos que acompanham, são expressas em polegadas.

[00151] Referindo agora aos desenhos, e mais particularmente às Figs. 1-3 do mesmo, a presente invenção amplamente fornece um método melhorado de formação de uma parede com superfície melhorada 20 para uso em um aparelho para realizar um processo. O aparelho pode ser um dispositivo trocador de calor, um tipo de aparelho de mistura de fluido (tanto com ou sem uma função trocadora de calor pertinente), ou alguma outra forma de aparelho.

[00152] Este pedido divulga modalidades múltiplas de paredes de superfície melhorada tendo vários padrões primários e/ou secundários. A primeira modalidade é ilustrada nas Figs. 1A-6D, a segunda nas Figs. 7A-7C, a terceira nas Figs. 8A-8C, a quarta nas Figs. 9A-9C, a quinta nas Figs. 10A-10C, a sexta nas Figs. 11A-11C, a sétima nas Figs. 12A-12C, a oitava nas Figs. 13A-13B, a nona nas Figs. 14A-14C, a décima nas Figs. 15A-15C, e a décima primeira nas Figs. 16A-16C. Estes vários padrões podem ser usados em várias combinações um com outro, e não exaustivos de todos padrões cindo dentro do escopo das reivindicações anexas.

[00153] Um processo de fazer um tubo de superfície melhorada é esquematicamente mostrado na Fig. 17, e várias variações de tais tubos são mostradas nas Figs. 18A-21D.

[00154] Um processo de fazer uma aleta de superfície melhorada é esquematicamente mostrado na Fig. 22, e várias variações de tais aletas são mostradas nas Figs. 23A-25E.

[00155] Um trocador de calor aprimorado incorporando os tubos de superfície melhorada é esquematicamente mostrado na Fig. 26.

[00156] Um resfriador incorporando tais aletas de superfície melhorada é mostrado nas Figs. 27A-27E.

[00157] Outro vaso de fluxo de fluido incorporado de superfícies melhoradas é mostrado na Fig. 28.

[00158] Finalmente, uma placa aprimorada tendo várias superfícies melhoradas é mostrada nas Figs. 29A-29B.

[00159] Estas várias modalidades e aplicações serão descritas abaixo. [00160] PRIMEIRA MODALIDADE (FIGS. 1A-6D) [00161] O método melhorado amplamente começa fornecendo um comprimento de material, no qual uma porção fragmentada é geralmente indicada em 21. Este material pode ser uma peça de estoque tipo placa, pode ser desenrolada de uma bobina, ou pode ter alguma outra fonte ou configuração. O material pode ser retangular tendo superfícies iniciais inferior e superior planas 21a, 21b, respectivamente, e pode ter uma linha central transversal longitudinal x-x posicionada substancialmente na metade entre estas superfícies iniciais. Como mostrado na Fig. 3A, a espessura do material entre superfícies iniciais 21a-21b pode ser cerca de 0,035 polegadas (0,889 milímetros), e o espaçamento nominal da linha central a cada das superfícies pode ser então de cerca de 0,0175 polegadas (0,444 milímetros).

[00162] A borda principal do material nesta primeira modalidade é então passada ereta (na direção da seta indicada na Fig. 1A) entre um par de primeiros rolos superior e inferior ou moldes 22a, 22b respectivamente, que imprimem os padrões Secundário 1 nas superfícies superior e inferior, respectivamente, do material. As superfícies superior e inferior do material após os padrões Secundário 1 terem sido impressos nela são indicadas em 23a, 23b, respectivamente. O material é então transladado ereto entre um par de rolos superiores e inferiores ou moldes 24a, 24b respectivamente, que imprime padrões Primário 1 nas superfícies superior e inferior, respectivamente do material.

[00163] As Figs. 2A e 3B mostram a forma e configuração do material após os padrões Secundário 1 terem sido impressos nele. Os padrões Secundário 1 tem a forma de um arranjo de blocos de pavimentação intertravando quando visto no plano de topo (Fig. 2A), mas tem ondulações ou formas sinusoidal quando visto transversal (Fig. 3B).

[00164] As Figs. 2B e 3C mostram a forma dos padrões Primário 1 se tais padrões forem impressos em uma folha de material de estoque plano, sem os padrões Secundário 1 impressos no mesmo. Como mostrado nas Figs. 2B e 3C, os padrões Primário 1 estão na forma de uma série de funções tipo etapa de repetição. Nas Figs. 2B e 3C, a superfície superior do material é indicada como 25a, e a superfície inferior da mesma é indicada em 25b.

[00165] Assim, o material deixando o segundo molde tem os padrões Primário 1 e Secundário 1 superimpostos e impressos no mesmo. Estas superfícies superior e inferior do material contendo os padrões Primário 1 e Secundário 1 superimpostos são indicadas em 26a, 26b, respectivamente. [00166] Como mostrado nas Figs. 3A-3B, a etapa de imprimir os padrões Secundário 1 no material aumenta a área inicial mínima de espessura de parede do material de cerca de 0,035 polegadas (0,889 milímetros) a cerca de 0,045 polegadas (1,143 milímetros). Como mostrado nas Figs. 3A e 3C, a etapa de imprimir os padrões Primário 1 no material fornecido inicialmente iria aumentar a área inicial da espessura de parede de cerca de 0,035 polegadas (0,889 milímetros) a cerca de 0,050 polegadas (1,27 milímetros). Entretanto, como mostrado na Fig. 3D, quando os padrões Primário 1 são superimpostos nos padrões Secundário 2, a espessura do material, como distorcido pelos padrões Primário 1 (p.ex., 0,045 polegadas (1,14 milímetros)), é ainda distorcido a uma dimensão de cerca de 0,052 polegadas (1,32 milímetros).

[00167] Nos desenhos que acompanham, Figs. 2A-2C são desenhadas na mesma escala (como indicado pelas dimensões 6,0 x 6,0 nela), e são aumentadas com respeito à estrutura mostrada na Fig. 1A. Figs. 3A-3D são também desenhadas na mesma escala, que é ainda aumentada com respeito à escala das Figs. 2A-2C, e é muito aumentada com respeito a escala das Figs. 1A-1B.

[00168] A Fig. 4 mostra como os padrões Secundário 1 são impressos no material. Para este fim, os rolos de topo e fundo 22a, 22b transmitem os padrões Secundário 1 de ondulação sinusoidal que são verticalmente alinhados com um outro de modo que o pico de um é alinhado com o vale do outro. O material 21 é apenas parcialmente deformado pelos dois rolos. Assim, o material terá uma série de concavidades tipo ondulação indicadas em 27, separadas por convexidades arqueadas intermediárias, isoladamente indicadas em 28. Em um processo alternativo, o material poderia ser totalmente deformado, ou “cunhado” entre os rolos superior e inferior.

[00169] Na modalidade preferida, as etapas de imprimir os padrões primários e secundários no material têm o efeito de trabalhar a frio o material. Entretanto, em um processo alternativo, o material pode ser aquecido, e o processo pode incluir a etapa de trabalhar a quente o mesmo. Os padrões secundários podem ser os mesmos, ou podem ser diferentes de um outro. A etapa de imprimir o padrão secundário no material aumenta a dimensão transversal máxima do material a partir da linha central até o ponto mais distante do material distorcido até 135% em um caso, 150% em outro caso, 300% em um terceiro caso, e 700% em um quarto caso, da dimensão transversal máxima a partir da linha central até o ponto mais distante das superfícies iniciais. As etapas de imprimir os padrões primários e secundários no material não reduz materialmente a dimensão mínima do material, quando medido a partir de qualquer ponto em uma das superfícies distorcidas até o ponto mais próximo em uma oposta das superfícies distorcidas, inferior a 95% em um caso, e 50% em um segundo caso, da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das superfícies iniciais até o ponto fechado na superfície inicial oposta.

[00170] Os padrões primários impressos em lados opostos do material podem ser os mesmos, ou podem ser diferentes. A etapa de imprimir os padrões primários no material não reduz a dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medido a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 95% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central até cada uma das superfícies iniciais.

[00171] Os padrões primários impressos nos lados opostos do material podem ser os mesmos, ou podem ser diferentes. A etapa de imprimir os padrões primários no material não reduz a dimensão mínima do material adicionalmente distorcido, quando medida a partir da linha central até qualquer ponto em cada das superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 50% da dimensão mínima do material, quando medido a partir da linha central até cada uma das superfícies iniciais.

[00172] Em um aspecto, a etapa de imprimir os padrões primários em cada das superfícies pode ainda aumentar a dimensão a partir da linha central até o ponto mais distante do material adicionalmente distorcido.

[00173] As superfícies iniciais podem ser planas ou podem ser fornecidas com algum padrão ou padrões impressos nela. A etapa de imprimir os padrões primários e secundários no material pode ser por uma operação de rigidização, uma operação de estampagem, uma operação de rolamento, uma operação de pressão, uma operação de gravação em relevo, ou por algum outro tipo de processo ou operação. Similarmente, o material pode ser fornecido com aberturas de tubo resfriador e/ou fluxo através das aberturas de qualquer padrão é desejado.

[00174] O método pode ainda incluir a etapa adicional de flexionar a parede com superfície melhorada de modo que as extremidades próximas são posicionadas adjacentes uma a outra, e juntar as extremidades próximas do material juntas, como por soldagem para formar um tubo de superfície melhorada. O método pode incluir a etapa adicional de fornecer furos através do material.

[00175] Como indicado acima, a parede com superfície melhorada pode ser instalada em trocador de calor, em algum tipo de aparelho de manipulação de fluido ou em ainda outras formas de aparelhos também.

[00176] Os padrões primários podem ser direcionais ou não direcionais. A parede com superfície melhorada cumpre com pelo menos uma das seguintes designações ASME/ASTM: A249/A, A135, A370, A751 , E213, E273, E309, E1806, A691 , A139, A213, A214, A268, A 269, A270, A312, A334, A335, A498, A631 , A671 , A688, A691 , A778, A299/A, A789, A789/A, A789/M, A790, A803, A480, A763, A941 , A1016, A1012, A1047/A, A250, A771 , A826, A851 , B674, E112, A370, A999, E381 , E426, E527, E340, A409, A358, A262, A240, A537, A530, A 435, A387, A299, A204, A20, A577, A578, A285, E165, A380, A262 e A179. Cada das designações acima mencionadas estão aqui incorporadas por referência.

[00177] O material pode ser fornecido com um revestimento (p.ex., uma galvanização, etc.) em pelo menos uma porção de uma das suas superfícies iniciais, ou tal(is) superfície(s) inicial(s) pode ser quimicamente tratada (p.ex., eletropolida, etc.). Tal revestimento e/ou tratamento química pode ser aplicado antes, durante ou após a formação de superfícies melhoradas no mesmo. Como usado aqui, o termo “porção” inclui uma faixa de 0 - 100%.

[00178] A invenção também inclui uma parede com superfície melhorada formada pelo método acima mencionado.

[00179] As Figs. 5A-5D mostra como a espessura de parede ponto a ponto é medida durante vários estágios do método. Como usado aqui, o termo “espessura de parede ponto a ponto” significa a espessura do material a partir de um ponto em uma superfície do mesmo até o ponto mais próximo na superfície oposta do mesmo. Assim, Fig. 5A mostra um micrômetro como medindo a espessura inicial entre superfícies planas 21a, 21b. Fig. 5B mostra o micrômetro como medindo a espessura da parede após os padrões Secundário 1 terem sido impressos na mesma. Esta vista mostra esquematicamente duas orientações de medição, uma sendo a espessura vertical e a outra sendo em um ângulo, de modo que a menor das duas espessuras medidas pode ser usada. Fig. 5C mostra como a espessura de parede ponto a ponto pode ser medida quando o padrão primário é impresso no material. Finalmente, Fig. 5D mostra o micrômetro como medindo a espessura de parede ponto a ponto do material após os padrões Primário 1 e Secundário 1 terem sido impressos na mesma. Aqui de novo, a menor das duas espessuras medidas é usada como a medida da espessura de parede mínima. Estas duas ilustrações de orientação do micrômetro não são exaustivas de todas orientações possíveis do mesmo.

[00180] As Figs. 6A-6D mostra como a espessura da área do material e medida em vários estágios durante o desempenho do método. A espessura é medida medindo a distância pico a pico das superfícies opostas, e usualmente, abrangendo vários picos ao longo de cada das duas superfícies. Assim, Fig. 6A mostra que o micrômetro está medindo a espessura do material fornecido inicialmente tendo superfícies superior e inferior planas 21a, 21b, respectivamente. Uma vez que estas superfícies são planas, o micrômetro pode simplesmente medir a distância entre elas. Fig. 6B mostra o micrômetro como medindo a espessura do material após o padrão Secundário 1 ter sido impresso nele. Note que o micrômetro está medindo a espessura pico a pico das amplitudes de ambas superfícies. Fig. 6C mostra o micrômetro como medindo a espessura do material se os padrões Primário 1 forem para ser impressos no material fornecido inicialmente. Nesta vista, o micrômetro está de novo medindo a espessura pico a pico através de caracteres múltiplos impressos nas superfícies. Finalmente, Fig. 6D mostra o micrômetro como medindo a espessura da parede do material após os padrões Primário 1 e Secundário 1 terem sido impressos no mesmo.

[00181] Porque o “espessura de parede ponto a ponto” significa a espessura do material a partir de um ponto em uma superfície do mesmo até o ponto mais próximo na superfície oposta do mesmo, é algumas vezes requerido medir tal dimensão ambas verticalmente e em vários ângulos para determinar qual é a espessura mínima. Entretanto, porque a “espessura da área” refere a um pico em uma superfície até um pico em uma dimensão de superfície oposta, isto pode usualmente ser medido verticalmente. A “espessura de área” preferencialmente engloba múltiplos picos em cada superfície.

[00182] SEGUNDA MODALIDADE (FIGS. 7A-7C) [00183] Um segundo padrão primário, designado o padrão Primário 2, é ilustrado nas Figs. 7A-7C, e é geralmente indicado no 30. Este padrão de alguma forma assemelha-se a uma colmeia levantada, e tem uma superfície superior 31a e uma superfície inferior 31b. Este padrão é direcional na direção vertical, mas não direcional na direção horizontal. As seções transversais vertical e horizontal são mostradas nas Figs. 7B-7C.

[00184] TERCEIRA MODALIDADE (FIGS. 8A-8C) [00185] As Figs. 8A-8C mostram outro padrão primário tipo sulco designado no padrão Primário 3. Este padrão é geralmente indicado em 32. Este padrão é direcional na direção vertical, mas é não direcional na direção horizontal. As seções transversais vertical e horizontal são mostrados nas Figs. 8B-8C. Este padrão tem ondulações sinusoidais, embora de períodos diferentes, em cada das duas direções transversais ortogonais em suas superfícies superior e inferior.

[00186] QUARTA MODALIDADE (FIGS. 9A-9C) [00187] As Figs. 9A-9C mostram outro padrão secundário designado o padrão Secundário 2. Este padrão compreende uma série de entalhes tipo ondulação em uma superfície, e convexidades alinhadas verticalmente na superfície oposta. Estas ondulações podem ser cambaleadas ou em linha, como desejado. Este padrão é geralmente indicado em 34 na Fig. 9A, e é mostrado como tendo uma superfície superior 35a.

[00188] As Figs. 9B-9C mostram variações de densidade no padrão mostrado na Fig. 9A. Na Fig. 9A, o padrão é indicado em 34', e a superfície superior é indicada em 35a'. A densidade de superfície dos caracteres tipo ondulação no padrão 34 mostrado na Fig. 9A é 0,5 de que para o padrão modificado 34' mostrado está na Fig. 9B, e 0,25 de que para o padrão adicionalmente modificado 34” mostrado na Fig. 9C. Assim, a densidade de superfície dos caracteres tipo ondulação na Fig. 9B é duas vezes o mostrado na Fig. 9A. Similarmente, densidade de superfície dos caracteres tipo ondulação na Fig. 9C é duas vezes a densidade de superfície dos caracteres na Fig. 9B, e quatro vezes a densidade de superfície dos caracteres mostrados na Fig. 9A.

[00189] As Figs. 9A-9C são desenhadas na mesma escala, como indicado pelas dimensões 6,0 x 6,0.

[00190] QUINTA MODALIDADE (FIGS. 10A-10C) [00191] As Figs. 10A-10C mostram outro padrão primário tipo bifurcação designado o padrão Primário 4. Este padrão é não direcional em ambas direções horizontal e vertical. O padrão é geralmente indicado em 36, e tem superfícies superior e inferior 38a, 38b.

[00192] SEXTA MODALIDADE (FIGS. 11A-11C) [00193] As Figs. 11A-11C mostram outra forma do padrão secundário designado o padrão Secundário 2, impresso no material. Nesta forma, as ondulações ou caracteres individuais são de algum modo em forma oval. Note que o período das ondulações é diferente nas duas direções ortogonais, como mostrado nas Figs. 11B-11C. Este padrão é geralmente indicado em 39, e é mostrado como tendo superfícies superior e inferior 40a, 40b, respectivamente.

[00194] SÉTIMA MOADLIDADE (FIGS. 12A-12C) [00195] As Figs. 12A-12C mostram ainda outro tipo de padrão secundário, designado o padrão Secundário 3. As ondulações ou caracteres deste padrão aparecem a serem de alguma forma em forma de limão. Aqui de novo, note que os períodos dos padrão são diferentes em cada das duas direções transversais, como mostrado nas Figs. 12B-12C. Este padrão é geralmente indicado em 41, e é mostrado como tendo superfícies superior e inferior 42a, 42b respectivamente.

[00196] OITAVA MODALIDADE (FIGS. 13A-13B) [00197] As Figs. 13A-13B são usadas para ilustrar um padrão direcional, designado o padrão Primário 6. Este padrão é geralmente indicado em 43, e é mostrado como tendo superfícies superior e inferior 44a, 44b, respectivamente. Note que o padrão parece ter uma série e funções de etapa em suas superfícies opostas, como mostrado na Fig. 13B. Note também, e os caracteres são alinhados de modo que cada projeção em uma superfície corresponde com uma entalhe na outra superfície. Este padrão é direcional na direção horizontal, mas não na direção vertical.

[00198] NONA MODALIDADE (FIGS. 14A-14C) [00199] As Figs. 14A-14C mostram um padrão entrecruzado designado o padrão Primário 7, impresso no material. Este padrão é geralmente indicado em 45, e é mostrado como tendo uma superfície superior 46a e uma superfície inferior 46b. Este padrão é direcional (p.ex. não interrompido) em ambas direções horizontal e vertical. Note que o período dos caracteres é o mesmo em ambas direções transversais ortogonais.

[00200] DÉCIMA MODALIDADE (FIGS. 15A-15C) [00201] As Figs. 15A-15C mostram um padrão secundário não direcional, tipo seixo irregular, embora repetindo, impresso no material. Este padrão é designado o padrão Secundário 4. Este padrão é geralmente indicado em 48, e tem superfícies superior e inferior 49a, 49b, respectivamente. As seções transversais nos eixos ortogonais são mostradas nas Figs. 15B-15C, respectivamente. Nas Figs. 15B-15C, note que a entalhe em uma superfície é verticalmente alinhada com uma projeção na outra superfície. Este padrão é não direcional de modo que o padrão é interrompido em cada das direções horizontal e vertical. Como usado aqui, o termo “direcional” com respeito a um padrão significa que linhas do padrão são contínuas e não interrompidas ao longo de uma direção, enquanto o tempo “não direcional” indica que as linhas do padrão são interrompidas ao longo de uma direção, apesar do padrão poder ser repetido.

[00202] DÉCIMA PRIMEIRA MODALIDADE (FIGS. 16A-16C) [00203] As Figs. 16A-16C mostram ainda outro padrão secundário não direcional tipo colmeia, designado o padrão Secundário 5 impresso em um material. Este padrão é geralmente indicado em 50, e é mostrado como tendo superfícies superior e inferior 51a, 51b, respectivamente. Este padrão é não direcional nas direções vertical e horizontal.

[00204] MÉTODO DE FAZER UM TUBO DE SUPERFÍCIE MELHORADA (FIG. 17) [00205] A Fig. 17 mostra um método de fazer um tubo redondo tendo superfícies melhoradas. De acordo com este processo, uma bobina 52 tendo os padrões primários e secundários (e, opcionalmente, qualquer tubo resfriador e fluxo através das aberturas são designados) é desenrolada. A borda principal do material passa através de uma série de rolos e moldes de rolos, separadamente indicados em 53, dentro do qual o material em folha plana é rolado em um tubo laminado com as duas bordas longitudinais sendo arranjadas adjacente proximamente, ou preferencialmente, confinando, uma outra. O tubo laminado é então passado através de uma unidade de pré-aquecimento 54 e uma unidade de solda 55 para soldar as bordas longitudinais juntas. O tubo soldado é então passado através de uma unidade de aquecimento secundário 56 para recozer a solda e o material, e é então resfriado em uma unidade de resfriamento 58. O tubo soldado resfriado é então passado através de um escareador para suavizar as bordas soldadas, e é ainda avançado eretamente por rolos 60, 60.

[00206] TUBO REDONDO (FIGS. 18A-18C) [00207] Tubos podem ter muitas formas e seções transversais diferentes. Figs. 18A-18C mostra um comprimento de tubo redondo soldado que pode ser fabricado pelo processo indicado na Fig. 17. O tubo, geralmente indicado em 62, é mostrado como tendo padrões primários e secundários. Como melhor mostrado na Fig. 18B, tubo 62 tem uma seção transversal circular soldada fina.

[00208] A parede externa do tubo é também mostrada como tendo um revestimento 63 nela. Este revestimento pode ser uma placa, ou alguma outra forma de revestimento ou laminação. Este revestimento é opcional e pode ser fornecido em qualquer das superfícies melhoradas divulgadas aqui. O revestimento pode ser fornecido na superfície interna ou externa de um tubo, como desejado.

[00209] TUBO RETANGULAR (FIGS. 19A-19C) [00210] Como notado acima, nem todos tubos tem uma seção transversal redonda. Alguns tubos têm seções transversais em forma oval, seções poligonais, ou semelhantes.

[00211] As Figs. 19A-19C mostram um tubo 64 tendo uma seção transversal geralmente retangular, com padrões primários e secundários em suas superfícies interna e externa. Este tubo pode, se desejado, ser formado com um revestimento ou pode ser quimicamente tratado.

[00212] TUBO EM FORMA DE U (FIGS. 20A-20C) [00213] As Figs. 20A-20C mostram um tubo redondo que é dobrado para ter uma forma de U, quando visto em elevação. Este tubo, geralmente indicado em 65, tem padrões primários e secundários em suas superfícies interna e externa.

[00214] BOBINA FORMADA DE TUBO REDONDO (FIGS. 21A-21D) [00215] As Figs. 21A-21D mostram uma bobina helicoidalmente enrolada formada de um comprimento da tubulação redonda. Esta bobina, geralmente indicada em 66, tem padrões primários e secundários em suas superfícies interna e externa.

[00216] MÉTODO DE FAZER UMA ALETA DE SUPERFÍCIE MELHORADA (FIG. 22) [00217] As Fig. 22 é uma vista esquemática de um processo para formar aletas de superfície melhoradas. Neste processo, uma bobina 68 de material com padrões primários e secundários é desenrolada. A borda principal do material passa em torno de rolos loucos 69a, 69b, 69c, e é então passado entre um par oposto de moldes de rolo 70a, 70b, que perfuram ou formam vários furos (p.ex., furos de tubo de resfriamento e/ou fluxo através dos furos em quaisquer padrões são desejados) no material. A borda principal é então passada através de um segundo par de moldes de rolo 71a, 71b, que formam flanges no material. A borda principal é então passada sob um cisalhamento de corte 72, onde aletas individuais, separadamente indicadas em 73, são cortadas do material de rolo. Estas aletas são movidas eretas pela ação de rolos 74.

[00218] ALETAS TENDO ABERTURAS DE TUBO RESFRIADOR E FLUXO ATRAVÉS DAS ABERTURAS (FIGS. 23A-25E) [00219] As Figs. 23A-25E mostram diferentes formas de aletas aprimoradas tendo combinações diferentes de padrões primários e secundários, e tendo aberturas de tubo resfriador e fluxo de várias dimensões através das aberturas.

[00220] Uma primeira forma de aleta é geralmente indicada em 75 nas Figs. 23A-23B. Nesta primeira forma, os caracteres individuais dos padrões primários e secundários são indicados em 76', 76”, respectivamente. As aberturas de tubo de resfriamento (p.ex., as aberturas nas aletas para acomodar passagem de vários tubos de resfriamento (não mostrado)) são separadamente indicados em 77, e o fluxo relativamente pequeno através das aberturas é separadamente indicado em 78.

[00221] Uma segunda forma de aleta é geralmente indicada em 79 nas Figs. 24A-24B. Na segunda forma, os caracteres individuais dos padrões primários e secundários são de novo indicados em 76', 76”, respectivamente. As aberturas de tubo de resfriamento e o fluxo relativamente pequeno através das aberturas é de novo indicado em 77, 78, respectivamente. Note que segunda aleta 78 é mais fina, e mais profundamente distorcida que primeira aleta 75.

[00222] Cinco aletas diferentes são ilustradas nas Figs. 25A-25E. Em cada destas figuras, as aberturas de tubo de resfriamento ou furos são indicados em 77. A diferença saliente entre estas cinco figuras encontra-se no tamanho e configuração do fluxo através das aberturas. Na Fig. 25A, uma terceira forma de aleta, geralmente indicada em 79, é mostrada como tendo uma pluralidade de fluxo de dimensão menor através das aberturas, separadamente indicado em 80. Na Fig. 25B, uma quarta forma de aleta, geralmente indicada como 79', é mostrada como tendo fluxo de dimensão intermediária através das aberturas, separadamente indicado em 80'. Na Fig. 25C, uma quinta forma de aleta, geralmente indicada em 79”, é mostrada como tendo fluxo de dimensão maior através das aberturas, separadamente indicado em 80”. Fig. 25D ilustra uma sexta forma de aleta tendo várias colunas verticais de fluxo pequeno, intermediário e grande através dos furos. Fig. 25E ilustra uma sétima forma de aleta tendo outra combinação de fluxo pequeno, intermediário e grande através dos furos. Em cada destes casos, a aleta tem padrões primários e secundários.

[00223] TROCADOR DE CALOR APRIMORADO (FIG. 26) [00224] Um trocador de calor aprimorado, geralmente indicado em 81, é mostrado na Fig. 26 como tendo um casco externo 82. Uma serpentina de tubo trocador de calor de superfície melhorada 83 estende entre uma entrada quente e uma saída quente no casco. Fluido frio é entrado no casco através de uma entrada fria, e escoa em torno do tubo na direção de uma saída fria, através da qual ela sai do casco. As conexões de entrada e saída e/ou a geometria do tubo podem ser mudados.

[00225] RESFRIADOR APRIMORADO (FIGS. 27A-27E)[ [00226] As Figs. 27A-27E mostra um resfriador aprimorado, geralmente indicado em 84. Este resfriador é mostrado como tendo uma pluralidade de tubos de superfície melhorada, separadamente indicado em 85, que penetra um fundo 86 e que levanta para cima através de uma pluralidade de aletas espaçadas verticalmente, separadamente indicadas em 88. Os tubos enrolam através das aletas em uma maneira de serpentina. Aqui de novo as conexões de fluido e/ou a geometria do tubo pode ter mudanças, como desejado. Cada aleta é mostrada como tendo uma pluralidade de aberturas de tubos resfriadores 89 para acomodar a passagem dos tubos. Cada aleta tem padrões primários e secundários, e pode opcionalmente ter um número de fluxo através das aberturas em qualquer padrão é desejado.

[00227] As Fig. 27A mostra uma vista plana do fundo do resfriador. Fig. 27B é uma vista seccional vertical fragmentada do resfriador, tomada geralmente na linha 27B-27B da Fig. 27A, e mostra os tubos conforme passando para cima e para baixo através das aberturas de tubo resfriados nas aletas. Fig. 27C é uma elevação lateral do resfriador. Fig. 27D é uma vista seccional horizontal fragmentada através do resfriador, tomada geralmente na linha 27D-27D da Fig. 27C, e mostra uma vista plana de fundo de uma das aletas. Finalmente, Fig. 27E é uma vista detalhada aumentada da porção direita inferior da aleta, esta vista sendo tomada dentro do círculo indicado na Fig. 27D.

[00228] VASO DE FLUXO DE FLUIDO APRIMORADO (FIG. 28) [00229] Um vaso de fluxo de fluido aprimorado é geralmente indicado em 90 na Fig. 28. Este vaso é mostrado como incluindo uma coluna de processo, geralmente indicada em 91, que inclui uma pluralidade de paredes de superfície melhoradas espaçadas verticalmente, separadamente indicado em 92. Vapor sobe para cima através da coluna passando sequencialmente através de várias paredes, e líquido desce através da coluna também passando através de várias paredes. Vapor no topo da coluna passa através de conduto 93 para um condensador 94. Líquido é retornado para a câmara superior dentro da coluna por um conduto 95. No fundo da coluna de processo, líquido coletado é fornecido através de um conduto 96 para um refervedor de superfície melhorada 98. Vapor deixando este refervedor é fornecido para a câmara mais inferior da coluna através de um conduto 99.

[00230] PLACA TROCADORA DE CALOR APRIMORADA (FIGS. 29A-29B) [00231] A Fig. 29A mostra uma placa trocadora de calor aprimorada, geralmente indicada em 100. Uma pluralidade de tais placas pode ser empilhada no topo de uma outra, e placas adjacentes podem ser separadas hermeticamente por uma gaxeta (não mostrada) para definir caminhos de fluxo entre elas. Fig. 29B mostra que porções da placa trocadora de calor podem ter superfícies melhoradas nas mesmas de modo a facilitar a troca de calor. Fig. 29B claramente mostra que a porção ilustrada da placa pode ter padrões primários 101 e padrões secundários 102.

[00232] Assim, a presente invenção amplamente fornece um método aprimorado para formar uma parede com superfície melhorada para uso em um aparelho para realizar um processo, uma parede com superfície melhorada aprimorada, e usos do mesmo.

[00233] MODIFICAÇÕES

[00234] A presente invenção contempla que muitas mudanças e modificações podem ser feitas. Por exemplo, enquanto pode ser preferido formar o material de aço inoxidável, outros tipos de materiais (p.ex.m, várias ligas de alumínio, titânio, cobre, etc, ou várias cerâmicas) podem ser usadas. O material pode ser homogêneo ou não homogêneo. Pode ser revestido ou quimicamente tratado, tanto antes, durante ou após o método descrito aqui. Como ilustrado acima os padrões primários e secundários podem ter uma variedade de formas e configurações diferentes, alguns retangulares e direcionais, e outros não. O mesmo tipo de configurações ou caracteres pode ser usado nos padrões primários e secundários, com a diferença residindo na profundidade e/ou densidade de superfície de tais caracteres. Os vários dispositivos trocadores de calor divulgados aqui podem ser completos dentro e fora deles mesmos, ou podem ser porções de dispositivos grandes, que podem ter formas diferentes das mostradas.

[00235] Assim, enquanto o método e aparelho aprimorados têm sido mostrados e descritos, e várias modificações e mudanças nos mesmos discutidas, pessoas versadas nesta técnica irão prontamente apreciar as várias mudanças adicionais e modificações que podem ser feitas sem sair do espírito da invenção, como definido e diferenciado pelas reivindicações que seguem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. Método para formar uma parede com superfície melhorada (20) para uso em um aparelho para realizar um processo, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: fornecer um comprimento de material (21) tendo superfícies iniciais opostas (21a, 21b), dito material tendo uma linha central (x-x) longitudinal posicionada na metade entre ditas superfícies iniciais (21a, 21b), dito material tendo uma dimensão transversal inicial medida a partir de dita linha central (x-x) a um ponto em qualquer das ditas superfícies iniciais (21a, 21b) localizadas mais longe de dita linha central (x-x), cada de ditas superfícies iniciais (21a, 21b) tendo uma densidade de superfície inicial, dita densidade de superfície inicial sendo definida como o número de caracteres em uma superfície por unidade da área de superfície projetada; imprimir padrões secundários tendo densidades de superfície de padrão secundário em cada de ditas superfícies iniciais (21a, 21b) para distorcer dito material e para aumentar as densidades da superfície em cada de ditas superfícies e para aumentar a dimensão transversal de dito material de dita linha central (x-x) para o ponto mais distante de tal material distorcido; em que a etapa de imprimir ditos padrões secundários em dito material aumenta a dimensão transversal máxima de dito material a partir de dita linha central (x-x) para o ponto mais distante de dito material distorcido de até 150% da dimensão transversal máxima a partir de dita linha central (xx) para o ponto mais distante em qualquer de dita superfície inicial; e imprimir padrões primários tendo densidades de superfície de padrão primário em cada de tais superfícies distorcidas para distorcer adicionalmente dito material e para aumentar adicionalmente as densidades de superfície em cada de ditas superfícies; em que a etapa de imprimir ditos padrões primários em dito material é ausente de causar redução da dimensão mínima de dito material adicionalmente distorcido, quando medido de dita linha central (x-x) a qualquer ponto em qualquer de ditas superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 50% da dimensão mínima de dito material, quando medido a partir de dita linha central (x-x) para o ponto mais distante de qualquer de ditas superfícies iniciais (21a, 21b); assim para fornecer uma parede com superfície melhorada para uso em um aparelho para realizar um processo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada densidade de superfície de padrão secundário é maior que cada densidade de superfície de padrão primário.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de imprimir ditos padrões secundários em cada de ditas superfícies iniciais (21a, 21b) inclui a etapa adicional de trabalhar a frio dito material.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de imprimir ditos padrões primários em cada das superfícies distorcidas inclui a etapa adicional de trabalhar a frio dito material.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos padrões secundários são os mesmos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que ditos padrões secundários são deslocados em relação um ao outro de modo que uma dimensão máxima de dita linha central (x-x) a uma superfície distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir de dita linha central (x-x) à outra superfície distorcida.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de imprimir ditos padrões secundários em dito material é ausente de reduzir a dimensão mínima de dito material, quando medido de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas para o ponto mais próximo em uma superfície oposta de tais superfícies distorcidas, inferior a 95% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das ditas superfícies iniciais (21a, 21b) para o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de imprimir ditos padrões secundários em dito material é ausente de reduzir a dimensão mínima de dito material, quando medido de qualquer ponto em uma de tais superfícies distorcidas para o ponto mais próximo em uma superfície oposta de tais superfícies distorcidas, inferior a 50% da dimensão mínima a partir de qualquer ponto em uma das ditas superfícies iniciais (21a, 21b) para o ponto mais próximo na superfície inicial oposta.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos padrões primários são os mesmos.

10 . Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ditos padrões primários são deslocados em relação um ao outro de modo que uma dimensão máxima de dita linha central (x-x) para uma superfície adicionalmente distorcida irá corresponder a uma dimensão mínima a partir de dita linha central (x-x) para a outra superfície adicionalmente distorcida.

11 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de imprimir ditos padrões primários em dito material é ausente de reduzir a dimensão mínima de dito material adicionalmente distorcido, quando medido de dita linha central (x-x) a qualquer ponto em cada de ditas superfícies adicionalmente distorcidas, inferior a 95% da dimensão mínima de dito material, quando medido a partir de dita linha central (x-x) para qualquer de ditas superfícies iniciais (21a, 21b).

12 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as superfícies opostas de dito material são inicialmente planas.

13 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas de imprimir ditos padrões incluem as etapas de imprimir ditos padrões por pelo menos uma de uma operação de estampagem e de rolamento.

14 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas adicionais de: curvar dita parede com superfície melhorada de modo que as extremidades próximas são posicionadas próximas umas das outras; e juntar as extremidades próximas de dito material junto; assim para formar um tubo de superfície melhorada (62, 64, 65).

15 . Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de juntar as extremidades próximas de dito material junto inclui a etapa adicional de: soldar as extremidades próximas de dito material para juntá-las.

16 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa adicional de fornecer furos através de dito material.

17 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa adicional de: instalar dita parede com superfície melhorada em um dispositivo de transferência de calor.

18 . Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa adicional de: instalar dita parede com superfície melhorada em um aparelho de manipulação de fluido.