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Perfectionnements aux collecteurs des appareils d'échange thermique.
Cette invention se rapporte aux collecteurs des appareils d'échange thermique tubulaires tels que les radia- teurs de chaleur ou de froid, les évaporateurs et autres ap- pareils analogues dont les éléments sont composés de tubes reliés à des collecteurs. Généralement, ces collecteurs con- sistent en une pièce coulée afin de présenter l'étanchéité et la solidité voulues, tandis que les tubes,dans de nom- breux cas,sont en métal étiréou tréfilé.
Par économie, ou parce que le métal employé pour les tubes se prête mal à la coulée, on fait presque toujours les collecteurs en un autre métal que les tubes, par exemple en fonte de fer ou en alliage d'aluminium alors que les tubes sont en cuivre ou autre métal très bon conducteur de la cha-
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leur ou résistant à la corrosion, mais impropre à la coulée ou trop coûteux. Il serait cependant désirable, pour beaucoup d'applications, que les collecteurs soient constitués du même métal que les tubes ou d'un métal possédant certaines quali- tés que l'on estime nécessaire à la bonne marche de l'appa- reil, tout au moins dans leurs parties qui viennent en con- tact avec le fluide circulant dans l'appareil.
On pourrait éviter ainsi l'oxydation ou la corrosion des collecteurs et l'action que cette oxydation peut avoir sur le fluide circu- lant dans l'appareil, ainsi que certains phénomènes d'élec- trolyse qui peuvent se produire par suite de la formation de couples.électriques aux joints entre les tubes et les collec- teurs faits de métaux différents et de la présence de liquide dans l'appareil, en provoquant de graves dégradations.
Suivant la présente invention, on atteint ce résul- tat d'une manière simple et sans accroître sensiblement le prix de revient des appareils, en constituant le collecteur d'une boite à parois minces faite en tôle du métal choisi, et renforcée par une enveloppe métallique. L'enveloppe peut être continue et enfermer complètement la boite de tôle, ou bien elle peut n'entourer que certaines parties de celle-ci, par exemple les joints, et laisser à nu d'autres parties,notam- ment lorsque le collecteur ne doit pas supporter de hautes pressions.Cette enveloppe est avantageusement coulée directe- ment autour de la boîte, laquelle dans ce cas sert de noyau de fonderie.
Pour raccorder les tubes aux collecteurs, on dispose de tous les moyens connus tels que raccords filetés,soudure ordinaire ou autogène, mandrinage, etc. Toutefois il est sou- vent difficile d'obtenir par ces moyens des joints étanches
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à haute pression et l'on préfère, suivant l'invention, noyer les extrémités des tubes dans le métal de l'enveloppe du collecteur lors de la coulée de cette enveloppe. A cet effet, on raccorde les tubes à la boîte placée comme noyau dans le moule de coulée et on coule le métal de l'enveloppe autour des extrémités des tubes en même temps qu'autour de la boite ou des parties de celle-ci qui doivent être renforcées.
Les extrémités des tubes raccordées à la boite peuvent être lis- ses ou munies d'une bague frettée, ou encore ondulées avec ou sans bague et il est avantageux de les renforcer par une virole intérieure destinée à leur donner plus de résistance aux efforts de retrait du métal coulé de l'enveloppe. De pré- férence les extrémités des tubes sont serties dans des ouver- tures de la boîte avant la coulée et l'on peut également ser- tir de façon analogue des douilles de raccord taraudées ou non qui, lorsqu'on coule l'enveloppe, sont aussi noyées dans le métal.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple quel- ques formes de réalisation de l'invention qui permettront de bien comprendre celle-ci.
Fig. 1 montre en coupe horizontale une boite de col- lecteur et les organes qui doivent y être sertis, avant la coulée.
Fig. 2 montre ces mêmes organes raccordés à la boîte et noyés avec celle-ci dans l'enveloppe de fonte, également en coupe horizontale.
Figs. 3, 4, 5 et 6 sont des coupes transversales du collecteur montrant différents modes d'ancrage des tubes dans l'enveloppe coulée.
Sur toutes ces figures, 1 désigne la boîte de col-
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lecteur en métal mince à laquelle sont raccordés, par sertis- sage ou autrement, les tubes 2 de l'appareil d'échange ther- mique, et 3 désigne l'enveloppe métallique qui est coulée au- tour de cette boite 1 servant de noyau de fonderie et des extrémités des tubes 2. Une douille de raccord taraudée 4, également sertie ou autrement fixée à la boîte 1, se trouve aussi emprisonnée dans le métal de l'enveloppe 3 après la coulée.
Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 2, les ex- trémités des tubes 2 sont ancrées dans le métal de l'envelop- pe 3 simplement par la pression que ce métal exerce sur elles par suite de son retrait après la coulée et elles sont lisses et non renforcées. Si les tubes sont minces, comme c'est gé- néralement le cas, il peut être avantageux de renforcer leur extrémité par une virole intérieure 5 (Fig. 3) qui empêche leur paroi de céder sous la pression de retrait du métal coulé et concourt ainsi à procurer un ancrage ferme. On aug- mentera encore la fermeté de l'ancrage en frettant sur le tube une bague d'assez grand diamètre 6 (Fig. 4) qui pré- sente davantage encore de résistance au retrait de l'envelop- pe 3 et permet d'obtenir un joint plus serré du fait que la pression de retrait s'exerce sur un plus grand diamètre.
En même temps, si le métal de l'enveloppe n'entoure pas le tube d'une manière parfaitement étanche, permettant ainsi au flui- de contenu dans le collecteur de suinter le long du tube 2, la bague 6 aura pour effet d'obliger le fluide à un détour qui dans la plupart des cas suffira à empêcher la continua- tion du suintement.
Au lieu d'être lisse, l'extrémité du tube 3 peut être rugueuse, filetée ou ondulée comme c'est montré en 7 sur
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la Fig. 5 afin d'offrir une meilleure prise au métal coulé de l'enveloppe et aussi de présenter un chemin sinueux au fluide qui tendrait à suinter le long du tube. En renforçant le tu- be ainsi ondulé par une virole intérieure lisse ou ondulée 5a (Fig. 6) et en frettant sur le tube, entre deux ondulations 8 une bague extérieure 6a, on réalise un ancrage présentant le maximum de résistance aux efforts mécaniques, en même temps qu'un joint étanche aux pressions élevées que peut at- teindre le fluide dans le collecteur et le tube.
Quel que soit le mode d'ancrage choisi, on procède sensiblement de la même manière pour la coulée de l'enveloppe, en plaçant la boîte 1 comme noyau dans un moule de fonderie après y avoir raccordé les tubes 2 et éventuellement la ou les douilles de raccord taraudées 4, et en coulant le métal de l'enveloppe de toute façon appropriée. Lorsque le col- lecteur ne doit pas supporter de fortes pressions,il est pos- sible de laisser à nu certaines parties de la boîte 1 et de limiter l'enveloppe 3 aux parties de celle-ci qui doivent être renforcées ou rendues étanches. Une disposition appro- priée du moule permettra de réaliser ceci suivant les besoins.
L'invention n'est d'ailleurs pas limitée à l'emploi d'une enveloppe coulée, étant donné que, dans certains cas, l'enveloppe peut être une simple frette appliquée mécanique- ment à chaud ou à froid autour de la boîte 1, à laquelle les tubes 2 et les douilles 4 sont alors raccordés de façon étan- che, par exemple par mandrinage ou soudage. Les autres dé- tails d'exécution décrits ci-dessus à titre d'exemple doivent aussi être considérés comme n'ayant pas un caractère limita- tif, les modifications que l'on pourrait y apporter ne sor- tant pas du cadre de la présente invention.