Brevet FR2237159A1 — publié le 19750207

La présente invention se rapporte à un appareil servant à chauffer ou refroidir une enceinte et elle vise, plus spécialement, un dispositif- d'étanchéité pour des conduits (par exempie, des tuyaux) monte dans l'enceinte à laquelle ils fournissent de la chaleur par rayonnement. Dans les dispositifs d'étanchéité connus le tuyau dans lequel passe le milieu servant à chauffer l'enceinte par rayonnement est, en général, fixé hermétiquement au moyen de joints ex térieurs qui sont reliés rigidement à la fois à chacune de ses ex trémités et à la paroi de l'enceinte. On d-étachè ces joints du tuyau pendant le chauffage de l'enceinte, puis on les fixe à nouveau sur le tuyau quand l'enceinte est à la température voulue. En raison des variations permanentes de la température de l'enceinte, le tuyau se dilate et se contracte et, du fait de fixation rigide, il a tendance à se tordre et à gaucher Si le milieu de chauffage est un gaz tel que le gaz de ville, cette déformation du tuyau a pour effet d'endommager également les tubes d'alimentation en air se trouvant éventuellement dans le tuyau. Une telle déformation risque, à son tour, d' être la cause d'une combustion incompléte et d'endommager encore plus le tuyau, du fait de la formation de "points chauds" localises. L'invention, qui vise à remédier à ces inconvénients a pour obJet un dispositif d'étanchéité grâce auquel le tuyau peut se dilater et se contracter librement dans son joint étanche, de manière que sa déformation et son gauchissement soient réduits au minimum. De façon plus précise, l'invention a pour objet un appareil servant à chauffer ou refroidir une enceinte par rayonnement, cet appareil comprenant un conduit destiné à traverser 1' enceinte en passant par des ouvertures percées dans les parois de l'enceinte de manière à faire traverser celle-ci par un milieu de chauffage ou de refroidissement, un manchon qui entoure avec jeu, au moins une des extrémités au conduit qui fait saillie de l'enceinte, ce manchon présentant une extrémité adaptée pour former un joint étanche avec la surface extérieure de l'enceinte, sur le pourtour de l'ouverture correspondante, et un joint annulaire qui est adapté pour boucher hermétiquement le jeu entre le manchon et le conduit tout en permettant un déplacement axial relatif entre le conduit et le manchon sous l'effet d'une dilatation ou d'une contraction d'origine thermique. De préférence, on utilise un joint annulaire souple et des organes appropriés pour exercer une force de compression sur le joint entre le conduit et le manchon, afin d'assurer un contact bien étanche. Dans ce cas, on donne à la surface intérieure du manchon une forme qui empêche le joint de se déplacer vers la paroi sous l'effet de la compression. De façon avantageuse, 1' organe servant à appliquer une force de compression sur le joint comporte une partie qui peut être fixée sur le manchon. Le joint annulaire comporte avantageusement une membrane adaptée pour présenter un ajustage à dépouille et un ajustage serré avec la surface extérieure du conduit, respectivement à la température ambiante et à température élevée, par suite de la dilatation thermique relative. Cette membrane peut être en métal, par exemple en acier doux. Le joint annulaire peut, de plus, comporter une couche d' isolant thermique, par exemple en amiante, servant à empêcher le transfert de chaleur à partir du conduit à travers le joint. Le manchon peut être fixé de façon étanche sur la surface extérieure de la paroi de l'enceinte, soit directement, soit indirectement. Dans le cas d'étanchéité indirecte, on peut prévoir une piéce d'écartement assurant le raccordement. du manchon avec la paroi de l'enceinte autour des ouvertures, le manchon étant relié à cette pièce d'écartement. Suivant une forme de réalisation, l'autre extrémité du conduit est prévue pour être fixée de façon étanche et rigide dans l'ouverture correspondante. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins - La Fig. 1 est une vue de côté, en élévation et en coupe partielle, d'un conduit traversant les parois d'une enceinte par des ouvertures - La Fig. 2 représente, de côté, en élévation et en coupe, une extrémité du conduit faisant saillie de l'ouverture correspondante et un ensemble à manchon pour ce conduit. Le conduit tel que représenté sur la Fig. 1, est un est un tuyau 1 qui va de l'une à l'autre des parois opposées 2 et 3 d'une enceinte non représentée, en traversant des ouvertures 4 et 5 pratiquées dans ces parois. Une extrêmité du tuyau I, en ltoccurence l'extrémité d'entrée. 6,est logée de façon étanche dans un manchon 7, de manière telle que le tuyau 1 et ce manchon puissent avoir un mouvement axial relatif. L'extrémité 8 de sortie du tuyau I est logée dans un manchon 9 de manière à empêcher tout-mouvement relatif axial entre ce tuyau et.le manchon 9. La Fig. 2 représente de façon plus nette l'extrémité d'entrée 6 du tuyau. Cette extrémité d'entrée à un diamètre inférieur à' ce- lui du-restant du tuyau 1, auquel elle est soudée ou brasée par l'intermédiaire d'un tronçon divergent 10 ; de plus, la paroi de cette extrémité d'entrée 6 est plus mince que celle du restant du tuyau 1. L'extrêmite d'entrée 6 du tuyau est maintenue de façon étanche dans l'ouverture 4 par un bouchon annulaire -11 approprié, en un matériau souple et non conducteur de la chaleur, comme par exemple l'amiante. Le manchon 7, qui entoure avec un certain jeu une partie de l'extrêmité d'entrée 6, comprend une pièce cylindrique 12 munie, à chacune de ses extrémités, d'une bride radiale- 13,14 tournée vers l'extérieur. Le manchon 7 présente -également au droit de la bride 13, la plus rapprochée de la paroi 2, une bride radiale 15 tournée vers l'intérieur qui sert de butée à un joint annulaire désigné dans son ensemble par la référence 16. Une pièce d'écartement consistant en un autre manchon 17 et également cylindrique, présente, à une extrémité, une bride 18 fixée, de façon classique, par un ensemble vis-écrou (non représenté), à la surface extérieure de la paroi 2 de l'enceinte qui entoure l'ouverture 4. Dans ce cas, le jeu entre le manchon 17 et l'extrémité d'entrée 6 est plus grand qu'entre le manchon 7 et 1' extrémité 6 L'autre extrémité du manchon 17 est munie d'une bridé radiale 19 tournée vers l'extérieur, fixée façon connue, par un ensemble vis-écrou (non représenté) ,- à la bride 13 du manchon 7, de manière à constituer un joint étanche indirect avec la surface extérieure de l'enceinte. On intercale, entre les brides 19 et 13, une garniture 20 qui garantit le maintien de l'etanchelte. Le joint 16 comprend une membrane 21, constituée par un anneau en acier doux et un bouchon annulaire 22 en un matériau souple et non conducteur de la chaleur, comme l'amiante. Pour monter le joint 16, on installe d'abord une rondelle métallique 23 entre le manchon 12 et l'extrêmité d'entrée 6, cette rondelle venant buter contre la bride 15. Il doit y avoir, dans ce cas, entre la rondelle 23 et la surface extérieure du tuyau 1, un jeu suffisant pour que le tuyau 1 puisse se dilater librement dans le sens radial en direction de l'extérieur. On monte ensuite, le bouchon d'amiante 22, puis 11anneau 21. Ce dernier doit présenter une trés faible épaisseur, par exemple 0,5mm et doit être prévu pour que l'on ait un ajustage à dépouille et un ajustage serré avec la surface extérieure du tuyau 1, respectivement à la température ambiante et aux températures élevées, par suite de la dilatation thermique. C'est par tâtonnements que l'on détermine le diamètre intérieur qui assure le mieux ce résultat. Le bouchon d'amiante 22 se comprime et l'anneau~21 se déplace en direction de la paroi 2 de l'enceinte sous l'action d'un organe de compression 24. Celui-ci comprend une pièce cylindrique 25 et une pièce annulaire 26. La pièce cylindrique 25 entoure une partie de l'ex trématé d'entrée 6 et l'une des ces extrémités est appliquée contre l'anneau 21. L'autre extrémité de la piece cylindrique 25 est appliquée contre la face de la pièce annulaire 26 qui est fixée, de façon connue, par un ensemble vis-écrou (non représenté) à la bride 14 du manchon 7, une garniture 27 étant intercalée entre la bride 14 et la pince annulaire 26. On peut régler la compression du bouchon d'amiante 22 en modifiant la longueur de la pièce cylindrique 25. On notera que la compression s'exerce non seulement en direction de l'enceinte, mais également vers l'intérieur sur la surface de l'extrémité d'entrée 6 du tuyau et vers l'extérieur sur la surface du manchon 7, de sorte que l'étanchéité soit très bonne. La pièce annulaire 26 est également fixée, à l'aide d'un ensemble vis-écrou (non représenté), à un manchon terminal 28. Ce rendement est assuré par l'ihtermédiaire d'unegarniture 29,d'une pièce annulaire 30, d'une garniture 31 et d'une bride terminale 32 du manchon 28, radiale et tournée vers l'extérieur. L'autre extré- mité du manchon 28 est fermée hermétiquement par un bouchon vissé 33. Dans le présent mode de réai?isation- de l'invention, l'enceinte est chauffée par le passage, dans le tuyau 1, d'un gaz en combustion, par exemple un hydrocarbure, dont la chaleur rayonne vers 1 'extérieur en traversant la paroi du-tuyau 1. Dans ce cas, le manchon 28 est prévu pour être branche sur une source d'hydrocarbure gazeux, par exempledu gaz de ville. Le manchon 28 est muni d'un canal intérieur 34, dont une partie 35, orientéeÉradialement vers l'extérieur, est raccordée à un tuyau 36 que fournit le gaz combustible. Une partie axiale 37 du canal 34, est raccordée à un tuyau 38 qui envoie le gaz dans l'extrémité d'entrée 6 du tuyau 1, par l'intermédiaire d'un autre tuyau 39. Ce tuyau -39 est monté coaxialement dans l'extrémi- té d'entrée 6 du tuyau 1, tandis que le tuyau 38 est logé partiel lement à une extrêmité, dans le tuyau 39 et est monté, à son autre extrémité, coaxialement dans la partie 37 du canal 34. Le tuyau 38 maintient en place le tuyau 39, et il est maintenu, à son tour, par la pièce annulaire 30 et par la partie 37 du canal 34. Un tuyau 40 d'alimentation en air est également monté radialement sur le manchonterminal 28 et il envoie de l'air dans l'espace délimité par les tuyaux 38 et 39 et les manchons 28 et 7. On a constaté quten envoyant séparément de l'air qui se mé lange au gaz, celui-ci brûle -mieux. Le gaz est enflammé par un brûleur pilote 41-de type courant, monté longitudinalement dans les manchons 28, 7 et 17, l'extrêmite 42 de ce brûleur portant la flamme étant située près de l'extrémité avant du tuyau 39, c'est- -dire au voisinage du gaz qui sort du tuyau 395 On voit, d'après la Fig. 1, que le gaz chaud enflammé circule dans le tuyau 1 et en sort par son extrêmité de sortie 8 Cette extrémité de sortie 8 est munie d'une bride radiale 43 en saillie à partir de sa surface externe. Cette bride radiale 43 est raccordée au manchon 9 qui est d'un type# analogue au manchon 7 décrit plus haut, par une bride radiale 44 tournée vers l'extérieur et située à une extrémité du manchon 9. Ce dernier comporte également une bride 45 à son autre extrémité et il est raccorde à un manchon 46 au moyen d'une bride 47 située à une extrémité de celui-ci. Le manchon 46 est identique au manchon 17 décrit plus haut. De même que le manchon 17, le manchon46 est fixé, par son autre bride extrême 48, sur la surface extérieure de la paroi 3 de l'enceinte qui entoure l'ouverture 5. On bouche le jeu entre le tuyau 1, le manchon 9 et 1t ouverture 3 avec un matériau non conducteur de la chaleur, comme l'amiante. Ce montage constitue un joint étanche rigide pour 1' extrémité de sortie 8 du tuyau, contrairement au joint souple de l'extrêmité d'entrée 6 de ce tuyau. Pour améliorer encore la combustion du gaz, on peut installer dans l'extrémité de sortie 8 du tuyau 1, un tuyau secondaire 49 d'alimentation en air, d'un type bien connu. Ce tuyau 49 peut être agencé de façon à envoyer de 1' air dans le tuyau 1 dans le même sens que le gaz chaud et enflammé sortant. L'invention assure divers avantages par rapport à la technique antérieure. D'abord, le tuyau ne subit aucune déformation, du fait que l'une des ses extrémités peut se déplacer librement dans son joint, dans le sens axial. De plus le joint est plus efficace que ceux de la technique antérieure, et l'on peut facilement retirer les tuyaux sans endommager la maçonnerie de l'enceinte, contrairement à ce qui se passe avec les installations étanches connues. REVENDICATIONS 1. Appareil servant à chauffer ou à .refroidir une enceinte par rayonnement, comprenant un conduit destiné à traverser l'enceinte en passant par des ouvertures percées dans les parois de cette enceinte de manière à faire traverser celle-ci par un milieù de chauffage ou de refroidissement, et un manchon qui entoure, avec un certain jeu, au moins l'une des extrémités du conduit qui fait saillie hors de l'enceinte, ce manchon présentant une extrémité conque pour former un joint étanche avec la surface extérieure de l'enceinte sur le pourtour de l'ouverture correspondante, ledit appareil étant caracterisé en ce qu'il comporte un joint annulaire qui bouche hermétiquement le jeu entre le manchon et le conduit, tout en-permettant le déplacement relatif axial entre le conduit et manchon, du fait de la dilatation ou de la contraction, 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint annulaire est souple et en ce quTil est prévu#des éle ments servant à exercer une compression sur le joint annulaire, enb tre le conduit et le manchon, afin d'assurer un contact bien étan che 3. Appareil selon la revendication 2, caractérise en ce que la surface intérieure du manchon a une forme qui empêche le joint de se. déplacer vers la paroi de l'enceinte sous l'effet de la compression. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément servant à appliquer une compression sur le joint comporte une partie qui peut se fixer sur le manchon. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendîcatiôns 1 à 4, caractérisé en ce que le joint annulaire comporte une membra ne -prévue--pour présenter un ajustage à dépouille et un ajustage serré avec la surface extérieure du conduit, respectivement à la température ambiante et aux températures élevées par suite de#la dilatation thermique relative. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que cette #membrane est en métal, par exem ple en acier doux. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 6, caractérisé en ce que le joint annulaire comporte un élément d'isolation thermique, par exemple en amiante servant à empêcher la chaleur de s'échapper du conduit par le joint annulaire. 8. Appareil selon l'une quelconque des -revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le manchon est fixé de façon étanche sur la surface extérieure de la paroi de 1 1enceinte, soit directement, soit indirectèment. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une pièce d'écartement assure le raccordement du manchon avec la paroi de l'enceinte sur le pourtour de l'ouverture, le manchon étant relié à cette pièce d'écartement pour constituer une étanchés~ té indirecte. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'autre extrémité du conduit est conçue pour être fixée de façon étanche et rigide dans l'ouverture correspondante de l'enceinte.