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DEMANDE DE BREVET D'INVENTION AU LUXEMBOURG MODE DE CONNEXION DE TUBES ET DE COLLECTEURS André HUET
La présente invention a pour objet un mode de connexion amovible entre les tubes, ou éléments, d'un éch- geur de chaleur et les collecteurs dudit échangeur, le mode de connexion étant étudié pour être étanche, même en cas de variations de température, et dans le cas de joints à haute pression.
Dans les échangeurs de chaleur, tels que .réchauf- feurs d'eau, ou économiseurs, le fluide parcourant inté- rieurement les tubes de l'échangeur est de l'eau, et comme le coefficient de transmission de chaleur entre l'eau et
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le métal est très grand, les différentes parties du joint entre le tube et le collecteur ne se refroidissent, ou ne se réchauffent pas avec la même rapidité. Il en résulte que les surfaces en contact du joint peuvent se trouver, de temps à autre, éloignées l'une de l'autre, sur- tout dans le cas où l'eau qui est à l'intérieur du tube est à haute pression, ce qui provoque des fuites, des éro- sions et une destruction rapide de l'étanchéité.
Pour remédier à ces inconvénients, le Demandeur a imaginé le mode de connexion entre tubes et collecteurs qui fait l'objet de la présente invention. Conformément à cette dernière, l'extrémité du tube à assembler de façon amovible au collecteur est usinée en forme de portée conique, mâle ou femelle, et l'on ménage dans le collecteur une portée conique correspondante, femelle ou mâle. Sur tout ou partie des surfaces de portée coniques, tant du tube que du collecteur, on ménage de petites rainures circulaires, donnant en coupe un aspect de dents de scie à la surface des portées. Entre les deux portées mâle et femelle , on dispose ensuite un joint en métal plastique ou élastique, de forme conique, et dont l'angle au sommet peut être de préférence légèrement différent de celui des deux portées coniques.
Lors du serrage, les deux portées coniques viennent s'appliquer l'une dans l'autre en ser- rant entre elles le joint métalloplastique qui s'écrase et assurera l'étanchéité, même lorsque sous l'effet des variations de température il pourra se produire momenta- nément un écart des surfaces de portée coniques.
La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés donnés à titre d'exemple, fera bien compren-
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dre la façon dont l'invention peut être réalisée.
La figure 1 représente en coupe les différentes pièces constitutives du joint, objet de l'invention.
La figure 2 représente deux tubes munis du joint, objet de l'invention, et appliqués contre le collecteur par- une bride.
Les figures 3 à 5 sont relatives à une variante de réalisation du joint ; figure 3 représente les pièces constituant le joint avant l'assemblage; la figure 4, le joint assemblé ; figure 5 représente, à plus grande échel= le, la position des pièces lorsque, par suite des différen- ces de dilatation, un jeu ( exagéré sur le dessin ) peut se produire entre les parties mâle et femelle.
Les figures 6 à 8 sont relatives à une autre va- riante de réalisation d'un joint replié en forme d'U; la fig re 6 représente les pièces constituant le joint avant l'assemblage; la figure 7 représente le joint assemblé; la figure 8 représente, à échelle exagérée, la position respective des divers éléments, lorsqu'un jeu a pu se pro- duire du fait des différences de dilatation.
Conformément à l'invention, le tube , ou élément, a de l'éhangeur, que l'on désire assembler avec la paroi du collecteur b est muni d'un renforcement c dont l'ex- trémité est taillée . en tronc de cône mâle d. Une portée conique femelle correspondante est ménagée dans la paroi du collecteur b .
Entre ces deux portées est disposé un joint, par exemple métalloplastique en cuivre recuit f , de forme générale tronconique, et dont l'angle au sommet peut être légèrement différent, par exemple supérieur à celui de l'angle au sommet des troncs de cône d et e.
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est
En outre, une portée plane circulaire .g/prévue en bout du cône et de même une portée plane h est prévue au fond de la partie femelle e . Le joint f présente une collerette circulaire terminale i qui vient s'appliquer sur la portée g de la partie mâle . Conformément à l'invention, tout ou partie des surfaces tronconiques d et e sont munies de petites excroissances obtenues, par exemple,
en ménageant des gorges circulaires dans la paroi des deux troncs de cône qui revêtent alors en coupe, comme on le voit sur la figure, une forme dentelée.
Pour le serrage du joint, une bague k prend appui sur une portée, par exemple sphérique, 1 prévue à la base de la partie mâle . Les bagues k de deux éléments consé- cutifs peuvent être appliquées contre les têtes d des élé- ments, pour provoquer le serrage des joints, par l'intermé- diaire d'une bride ou cavalier m comme on le voit fig. 2 .
Cette bride m est serrée contre la bague k au moyen d'une bague n, traversée par un goujon ± fixé dans le col- lecteur b . Un écrou monté en bout du goujon prend appui sur la rondelle n qui applique la bride commune m contre les rondelles k ,assurant l'engagement des cônes mâles d dans les portées femelles , en serrant entre les sur- faces coniques le joint en cuivre f .
Lorsque le serrage est obtenu, les ondulations mé- nagées sur les troncs de cône d et e serrent entre elles de façon énergique le joint de cuivre qui pénètre dans ces on- dulations et assure l'étanchéité. Au serrage maximum un certain jeu subsiste entre la collerette i du joint de cui- vre et le fond h de la.partie femelle, comme on le voit sur la fig.2, de façon que la pression du fluide inté-
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rieur agisse sur le joint f 'pour l'appliquer contre la partie mâle.
Lorsque, par suite d'une brusque variation de tempéra- ture, les deux portées coniques décollent l'une par rapport à l'autre, le joint intermédiaire f , sous l'effet de la ,en pression du fluide intérieur, se déforme .{restant adhérent aux parties mâle et femelle, grâce aux aspérités circulaires prévues sur lesdites parties, ce qui maintient l'étanchéité jusqu'à ce que l'équilibre étant à nouveau assuré, les deux portées coniques reviennent dans leur position normale et que le joint intermédiaire reprenne sa forme et sa position habituelles.
Dans la variante représentée sur les figures 3 à 5, le joint f1 est de forme simplement tronconique, sans col- lerette, et des rainures ± sont prévues à la partie supé- rieure seulement du cône d sur une hauteur correspondant environ à la moitié de la hauteur du tronc de cône f1. Sur la partie femelle e ,des rainures r sont prévues à la base du tronc de cône, sur une hauteur de même égale à la moitié de la hauteur du tronc de cône f1. L'assemblage du joint s'effectue comme dans le cas précédent, et les orga- nes viennent dans la position représentée sur la figure 4, le jont f1 étant comprimé entre les portées d et e .
Lorsque, sous l'effet des variations de température un jeu se produit entre les deux portées mâle et femelle, jeu quida été exagéré pour la clarté sur la figure 5, on voit que la partie inférieure du joint f1 reste adhérente à la portée femelle e du fait des rainures r tandis que la partie supérieure du même joint f1 resteadhérente à la portée mâle d , du fait des rainures supérieures g,
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le joint f1 prenant alors la forme indiquée sur la figure, ce qui assure l'étanchéité en dépit de l'intervalle qui se trouve ménagé entre les portées d et e .
Pour faciliter l'action du joint, l'angle au sommet du tronc de cône ± 1 est légèrement supérieur à l'angle au sommet des troncs de cône d et e . Il est bien évident q que l'on pourrait utiliser un tronc de cône f1 d'angle au sommet inférieur à celui de l'angle au sommet des troncs de cône d et e ,mais, dans ce cas, la disposition des rainure .sa. et r sur les portées d et e serait iversée, c'est-à-dire que le tronc de cône ± 1 adhérerait par sa base à la portée mâle, et par sa partie supérieure à la portée femelle e .
Les figures 6 à 8 représentent une variante dans la- quelle ce joint f 2 , tout en ayant la forme tronconique est constitué par une feuille de métal repliée en tonne d'U.
Les rainures ± et r1, respectivement prévues sur les portées ± et e intéressent une hauteur correspondant à toute la hauteur du tronc de cône f 2 . L'extrémité du joint f2 dirigée vers l'intérieur du collecteur est de préférence taillée en biseau comme on le voit en f 3 de façon à faciliter l'écoulement du fluide à l'intérieur du joint en U, entre les deux couches de métal qui le consti- tuent, lorsqu'il y a décollement du fait des dilatations.
La figure ,? représente le joint assemblé, et la figure 8 montre, à échelle exagérée, la position des organes lors- qu'il y a décollement du cône mâle d par rapport au cône femelle e . Dans ce cas, le joint en U, f2, qui reste adhé- rent du fait des aspérités g1 et r1 sur les portées coniques s'ouvre légèrement comme on le voit sur la figure, cette action étant facilitée par l'effet de la pression du fluide
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qui pénètre dans le joint en U, du fait de la taille en biseau 1.' des bords supérieurs de ce joint.
Il va de soi que des modifications de détail pour- raient Aetre apportées à la réalisation de l'invention sans pour cela sortir de son cadre.
REVENDICATIONS 1 ) Un mode de connexion des tubes sur le collecteur d'un échangeur de chaleur, établi de manière à rester étanche en dépit des variations importantes de température et des hautes pressions de fluide à l'intérieur de l'échan- geur, ledit mode de connexion constatant à usiner en forme de portées coniques les extrémités de tubes et les évidements destinés à recevoir ces tubes dans le collecteur, des rainures ou aspérités circulaires étant prévues sur tout ou partie de la hauteur des portées coniques, et un joint, de préférence en matière métallo- plastique, de forme tronconique dont l'angle au sommet peut être différent de l'angle au sommet des parties coniques, étant serré entre les deux portées lors de l'assemblage du tube sur le collecteur.
2 ) Une variante de réalisation du mode de connexion spé- -cifié sous 1 ) dans laquelle les rainures ou aspérités prévues sur les portées coniques n'intéressent qu'une hauteur correspondant à la demi-hauteur du joint métal- loplastique serré entre les deux portées mâle et femelle, de façon qu'en dépit des dilatations, une moitié du joint reste adhérente à la portée mâle et l'autre moitié du joint adhérente à la portée femelle.
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