EP0646226A1 - Procede de fixation d'un embout de liaison sur un element filtrant metallique fritte et produit ainsi obtenu - Google Patents
Procede de fixation d'un embout de liaison sur un element filtrant metallique fritte et produit ainsi obtenuInfo
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- EP0646226A1 EP0646226A1 EP94913145A EP94913145A EP0646226A1 EP 0646226 A1 EP0646226 A1 EP 0646226A1 EP 94913145 A EP94913145 A EP 94913145A EP 94913145 A EP94913145 A EP 94913145A EP 0646226 A1 EP0646226 A1 EP 0646226A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
- F16L41/08—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of a wall or to the axis of another pipe
- F16L41/14—Joining pipes to walls or pipes, the joined pipe axis being perpendicular to the plane of a wall or to the axis of another pipe by screwing an intermediate part against the inside or outside of the wall
Definitions
- the present invention relates to a method of fixing a nozzle on a sintered metal filter element and the product thus obtained.
- the metallic filter elements are generally produced by sintering a metallic powder, for example of standard stainless steel.
- 316 according to the AISI nomenclature by adjusting the porosity to obtain the desired filtering effect, while having the lowest possible pressure drop for a given flow rate; they are generally in the form of a cylindrical tube, closed at one end, the other end comprising a nozzle, ensuring the connection with a bearing structure, such as a plate pierced with orifices.
- This set is often called "filter candle".
- the end piece is either welded to the porous tube, or fixed thereto metal lurgically during sintering.
- the first solution has the following drawbacks:
- the weld obtained must be perfectly sound, the presence of cracks generally leading to poor filtration, and in certain cases, to mechanical ruptures, all the more so since this is located near the embedding, that is to say ie in an area where the bending moment (due to vibrations for example) is high.
- a solid metal tip is positioned at one end of the cold compression mold (for example by isostatic pressure) before introduction of the powder into the annular space delimited by a central mandrel and the flexible plastic casing external. After compression, the assembly is sintered, which ensures the metallurgical connection of the nozzle and the tube.
- the nozzle must have dimensions and a shape fairly similar to that of the porous tube
- the method according to the invention makes it possible to avoid the drawbacks mentioned above.
- the method consists of:
- a tubular connecting piece generally externally threaded, provided with a frustoconical end, of the same 1/2 angle at the top as the sintered tube over a height h 'less than h, the small of which diameter (d) is greater than the opening of the tube (t) and whose large diameter (D) is less than the internal diameter of the tube (Ti) - forcibly introduce the tubular connecting piece into the tube so that the average normal stress between the 2 elements above fitted is greater than 2 times the average normal stress imposed by the mounting of the spark plug on its support ( and remains greater than 2 MPa).
- the lateral surface of the truncated cone is provided with one (or more) annular rib (s) having in any cross section any profile, but preferably polygonal (for example triangular) at angles which are printed in the porous tube during press fitting.
- the enlarged end of the sintered tube has an annular housing for a seal (for example, an O-ring).
- the spark plug can also be mounted on its support with an intermediate piece, which is a nut having on its free face, an annular housing for a seal.
- this nut carries on its surface in contact with the enlarged end of the filter tube, one (or more) annular rib (s) analogous to those of the conical end piece, which also prints in the porous tube when it is put in place.
- This nut may have the form of a tubular sleeve provided with two end flanges in the case where it is desired to eliminate a filtering zone at the head of the porous tube, over a certain length.
- - Fi g 2 sectional view of another embodiment according to the invention
- - Fig 3 sectional view (detail) of the frustoconical part with ribs
- a filter element (1) is composed of a porous metallic tube (2) sintered in stainless steel 316 of dimensions 0 56 x $ 60 x 1000 mm having a bottom (3) welded, in stainless steel 316.
- the assembly is mounted on the support (10), using a nut (7).
- Fig 2 shows the same elements, except for a nut (8), aimed at the end piece (5), which has an annular groove (4), for a seal.
- FIG. 3 there is shown a tip (5) having, on the lateral surface of the frustoconical part (6), two rings (6a) of triangular section of 0.3 mm in height.
- the method according to the invention introduces, in the vicinity of the connection 2/6, a densification of the porous tube, which locally increases its mechanical characteristics (hardness, resistance to fatigue) in this mechanically stressed area.
- connection allows the connection to be made in which the nut (8) has a transverse size significantly greater than the diameter of the porous tube (2) which does not allow the connection to be easily made during sintering (complex compression tools).
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de fixation d'un embout sur un élément filtrant métallique, en vue de sa liaison à son support (10) et le produit ainsi obtenu. Ce procédé est caractérisé en ce que: on réalise un tube fritté poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de 1/2 angle au sommet (alpha ± 0); on réalise une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même 1/2 angle au sommet (alpha); on emmanche à force la pièce de liaison tubulaire (5) dans le tube (2) afin d'obtenir à l'interface une contrainte normale moyenne supérieure à 2 MPa.
Description
PROCEDE DE FIXATION D'UN EMBOUT DE LIAISON SUR UN ELEMENT FILTRANT METALLIQUE FRITTE ET PRODUIT AINSI OBTENU
La présente invention concerne un procédé de fixation d'un embout sur un élément filtrant métallique fritte et le produit ainsi obtenu.
Les éléments filtrants métalliques sont généralement réalisés par frittage d'une poudre métallique, par exemple en acier inoxydable type
316 suivant la nomenclature AISI en réglant la porosité pour obtenir l'effet filtrant désiré, tout en ayant la perte de charge la plus faible possible pour un débit donné ; ils se présentent généralement sous forme d'un tube cylindrique, fermé à une extrémité, l'autre extrémité comportant un embout, assurant la liaison avec une structure portante, telle qu'une plaque percée d'orifices. Cet ensemble est souvent appelé "bougie filtrante". Selon l'art antérieur, l'embout est soit soudé sur le tube poreux, soit fixé sur celui-ci métal lurgiquement lors du frittage.
La première solution présente les inconvénients suivants :
- le soudage induit la présence d'une zone affectée par la chaleur généralement plus fragile
- la soudure obtenue doit être parfaitement saine, la présence de fissures conduisant généralement à une mauvaise filtration, et dans certains cas, à des ruptures mécaniques, d'autant plus que celle-ci est située près de l'encastrement, c'est-à-dire dans une zone où le moment de flexion (dû aux vibrations par exemple) est élevé.
Dans la deuxième solution, un embout métallique massif est positionné à une extrémité du moule de compression à froid (par exemple par pression isostatique) avant introduction de la poudre dans l'espace annulaire délimité par un mandrin central et l'enveloppe souple en matière plastique externe. Après compression, l'ensemble est fritte, ce qui assure la liaison métallurgique de l'embout et du tube.
Cependant, cette méthode présente les inconvénients suivants : - le retrait mal maîtrisé lors du frittage peut conduire à des décollements ou fissurations locaux au niveau de l'interface de liaison
- la longueur de la bougie n'est plus ajustable après frittage et est donc sujette à variations
- la technique utilisée interdit la compression par l'intérieur du tube
- l'embout doit avoir des dimensions et une forme assez voisines de celle du tube poreux
La méthode selon l'invention permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci -dessus.
Elle consiste :
- d'une part, à réaliser un tube fritte poreux, extérieurement cylindrique, dont l'extrémité de liaison présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône interne circulaire et présentant un
1 angle au sommet ( j 0
- d'autre part, à réaliser une pièce de liaison tubulaire, en général filetée extérieurement, munie d'une extrémité tronconique, de même
2 angle au sommet o( que le tube fritte
- à introduire à force la pièce de liaison tubulaire dans le tube de manière à ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 éléments ci -dessus emmanches soit supérieure à 2 fois la contrainte moyenne normale imposée par le montage de la bougie sur son support.
De façon plus précise, la méthode consiste :
- d'une part, à réaliser un tube fritte poreux, extérieurement cylindrique, dont l'extrémité de liaison présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône interne circulaire et présentant un 1/2 angle au sommet ^ compris entre 4 et 7°, sur une hauteur (h) comprise entre 20 et 80 mm
- d'autre part, à réaliser une pièce de liaison tubulaire, en général filetée extérieurement, munie d'une extrémité tronconique, de même 1/2 angle au sommet que le tube fritte sur une hauteur h' inférieure à h, dont le petit diamètre (d) est supérieur à l'ouverture du tube (t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur au diamètre interne du tube (Ti)
- à introduire à force la pièce de liaison tubulaire dans le tube de manière à ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 éléments ci -dessus emmanchés soit supérieure à 2 fois la contrainte normale moyenne imposée par le montage de la bougie sur son support (et reste supérieure à 2 MPa).
Dans un mode de réalisation préférentielle, la surface latérale du tronc de cône est munie d'une (ou plusieurs) nervure(s) annulaire(s) ayant en section droite un profil quelconque, mais de préférence polygonal (par exemple triangulaire) à angles vifs qui s'impriment dans le tube poreux lors de l'emmanchement à force.
Si la bougie est montée directement sur son support, l'extrémité élargie du tube fritte présente un logement annulaire pour un joint d'étanchéité (par exemple, un joint torique). La bougie peut également être montée sur son support avec une pièce intermédiaire, laquelle est un écrou présentant sur sa face libre, un logement annulaire pour joint d'étanchéité. Dans ce cas il est préférable que cet écrou porte sur sa surface en contact avec l'extrémité élargie du tube filtrant, une (ou plusieurs) nervure(s) annulaire(s) analogue(s) à celles de l'embout conique, qui s'imprime(nt) également dans le tube poreux lors de sa mise en place.
Cet écrou peut présenter la forme d'un manchon tubulaire muni de deux brides d'extrémité dans le cas où Ton veut éliminer une zone filtrante en tête du tube poreux, sur une certaine longueur.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins suivants qui représentent :
- Fi g 1 : vue en coupe d'une bougie selon l'invention
- Fi g 2 : vue en coupe d'une autre réalisation suivant l'invention - Fig 3 : vue en coupe (détail) de la partie tronconique avec nervures
- Fig 4 : vue en coupe d'une pièce intermédiaire tubulaire
et par l'exemple de réalisation suivant :
Un élément filtrant (1) est composé d'un tube métallique (2) poreux fritte en acier inoxydable 316 de dimensions 0 56 x $ 60 x 1000 mm possédant un fond (3) soudé, en acier inoxydable 316. La partie supérieure est élargie sous forme d'un tronc de cône interne de hauteur h = 50 mm, avec un \ angle au sommet c = 5°.
Elle est munie d'un logement annulaire (4) pour joint d'étanchéité (non représenté) fig 1.
Un embout (5) tubulaire, fileté à l'extérieur, possède une tête tronconique (6), de hauteur h' = 30 mm et de demi angle au sommet = 5°. Celui-ci a été introduit dans le tube (2) et appliqué à la presse avec une force de 30 000 N, soit une contrainte normale moyenne à l'interface 6/2 de Tordre de 10 MPa.
L'ensemble est monté sur le support (10), à l'aide d'un écrou (7).
La fig 2 présente les mêmes éléments, sauf en ce qui concerne un écrou (8), visé sur l'embout (5), lequel comporte une gorge annulaire (4), pour joint d'étanchéité.
Sur la fig 3 figure un embout (5) présentant sur la surface latérale de la partie tronconique (6), deux anneaux (6a) de section triangulaire de 0,3 mm de hauteur.
Sur la fig 4 on a représenté une liaison comportant un écrou (8) constitué d'une partie tubulaire et de 2 brides (8a, 8b), et présentant une nervure circulaire de section hemi circulaire (8c) (r = 0,3 mm) au droit de l'extrémité élargie du tube poreux (2).
Outre l'élimination des inconvénients signalés, il faut remarquer que le procédé selon l'invention introduit au voisinage de la liaison 2/6, une densification du tube poreux, ce qui augmente localement ses caractéristiques mécaniques (dureté, résistance à la fatigue) dans cette zone sollicitée mécaniquement.
Cette méthode permet la réalisation de liaison dans laquelle Técrou (8) a un encombrement transversal notablement supérieur au diamètre du tube poreux (2) ce que ne permet pas de réaliser facilement la liaison lors du frittage (outillage de compression complexe).
De plus, la contrainte normale imposée à l'interface 2/6 n'est pas modifiée lors du montage du dispositif filtrant sur son support (écrous 7 et/ou 8).
Claims
REVENDICATIONS
1 - Procédé de liaison d'un embout à l'extrémité d'un tube métallique fritte poreux caractérisé en ce que
. on réalise un tube fritte poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de \ angle au sommet (=-( 0).
. on réalise une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même _ angle au sommet (<K )- . on emmanche à force la pièce de liaison tubulaire (5) dans le tube (2) afin d 'obtenir à l'interface une contrainte normale moyenne supérieure à 2 MPa.
2. Procédé de liaison d'un embout à l'extrémité d'un tube métallique fritte poreux selon la revendication 1 caractérisé en ce que : . on réalise un tube fritte poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de 1/2 angle au sommet (o< ) compris entre 4 et 7°, sur une hauteur comprise entre 20 et 80 mm . on réalise une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même 1/2 angle au sommet {o ) et de hauteur h' < h et dont le plus petit diamètre (d) est supérieur à l'ouverture du tube (t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur au diamètre intérieur du tube (Ti). . on emmanche à force la pièce de liaison tubulaire (5) dans le tube (2) afin d'obtenir à l'interface (6/2) une contrainte normale moyenne supérieure à 2 fois la contrainte moyenne normale imposée par le montage de la bougie sur son support (10).
3 - Dispositif de liaison d'un tube métallique poreux fritte (2) sur un support (10) caractérisé en ce qu'il comporte un tube poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de _ angle au sommet ( *-V ή 0) munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même _ angle au sommet ) .
4 - Dispositif de liaison d'un tube métallique poreux fritte (2) sur un support (10) selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un tube poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de _ angle au sommet (-X) compris entre 4 et 7°, sur une hauteur h comprise entre 20 et 80 mm dans lequel est emmanchée une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même *_ angle au sommet (o^ ) et de hauteur h' < h et dont le plus petit diamètre (d) est supérieur à l'ouverture du tube (t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur au diamètre intérieur du tube (Ti), ce dispositif comportant un écrou (8) muni d'un logement annulaire pour joint d'étanchéité.
- Dispositif selon Tune des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la tête tronconique (6) porte sur sa surface latérale une (ou plusieurs) nervures d'ancrage (6a).
- Dispositif selon Tune des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que T écrou (8) porte sur sa surface en contact avec le tube (2) une (ou plusieurs) nervure(s) circulaire(s) (8 c).
Dispositif selon Tune des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que T écrou (8) est constitué d'un manchon tubulaire muni de 2 brides (8a, 8b) d'extrémité.
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