Brevet FR2267868A1 — publié le 19751114

La présente invention concerne une plaque plane présentant un certain nombre de trous pour le passage notamment de tubes dirigés perpendiculairement au plan de ladite plaque, c'est-à-dire une plaque plane du type de celle que l'on rencontre en particulier fréquemment dans la technique et la réalisation des échangeurs de chaleur, ainsi qu'un procédé de fabrication de ladite plaque plane Comme on vient de le dire, il est déjà connu dans la technique des échangeurs de chaleur, de réaliser des plaques qui constituent l'une des parois du corps d'un tel échangeur et qui présentent un certain nombre de trous pour le passage et la fixation des tubes d'échange de cet échangeur. Mais de telles plaques, dites "plaques tubulaires" ont toujours, jusqu'à présent, été réalisées à l'aide de matières métalliques.Leur réalisation nécessitait par conséquent, du fait de la disposition précise et rigide, et surtout étanche, requise pour les trous de ladite plaque tubulaire et pour lesdits tubes d'échange, le recours à l'arsenal complet des diffé- rentes opérations classiques de métallurgie telles que fonderie, usinage, mécano-soudure et chaudronnerie. Et il s'ensuivait donc évidemment un coût de fabrication relativement élevé pour de telles plaques tubulaires. Aussi la présente invention a-t-elle pour but de proposer une plaque tubulaire et un procédé de fabrication tel qu'il permette la réalisation de cette plaque tubulaire d'une façon beaucoup plus simple et par là meme nettement moins onéreuse. Ce but est atteint conformément à la présente invention grâce à un procédé de fabrication, caractérisé en ce qu'il consiste à placer des tubes, ou des-manchons destinés à permettre chacun le passage d'un tube ultérieurement, perpendiculairement sur le fond d'un moule, puis à couler ou à injecter dans ledit moule une matière plastique dans laquelle lesdits tubes ou lesdits manchons resteront emprisonnés au moment du durcissement de cette dernière qui constituera ainsi la plaque proprement dite. L'invention concerne bien sûr également la plaque ainsi fabriquée qui est caractérisée en ce qu'elle est réalisée en matière plastique, matière plastique dans laquelle des tubes, ou des manchons métalliques pour le passage desdits tubes, sont placés et scellés d'une façon étanche. Ainsi apparat un premier avantage de la présente invention avantage qui réside dans le fait qu'elle permet la réalisation simll- tanée des deux opérations jusqu'S présent successives, constituées, d'une part, par la confection de la plaque tubulaire, et, d'autre part, par le scellement des tubes de l'échangeur dans ladite plaque tubulaire.En outre, cette réalisation de la plaque tubulaire en matière plastique permet la suppression pure et simple de toute une série d'opérations usuelles telles que :traçage des trous sur ladite plaque, percement de ces derniers, emboitage et soudage desdits tubes dans lesdits trous de cette plaque tubulaire, etc... de meme qu'elle permet également, d'une part un choix totalement libre de la forme des tubes ainsi que de leur répartition dans toute la section du corps de l'échangeur, et, d'autre part, un gain de poids très important par rapport à celui des plaques métalliques traditionnelles. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante donnée à titre indicatif mais non limitatif de- divers modes de réalisation de la plaque plane de l'invention ainsi que de plusieurs procédés utilisables pour sa fabrication. Cette description est faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente une vue en perspective d'une plaque plane selon l'inventièn, - la figure 2 représente une vue agrandie d'un manchon tel que ceux de la plaque plane de la figure 1, - la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation de la plaque plane de l'invention, - la figure 4 représente une plaque plane telle que celle représentée sur la figure 3 à laquelle est associée une virole pour la fixation du corps métallique de l'échangeur de chaleur. Comme on peut le voir sur la figure 1, la plaque de l'invention se présente sous la forme d'une plaque plane de forme circulaire. Cette plaque plane est réalisée principalement en matière plastique moulée et comporte une pluralité de manchons 2 métalliques et pris dans la masse de ladite matière plastique Ces manchons métalliques 2 sont constitués par des tron çons de tubes creux de longueur 2a au moins égale à l'épaisseur la de la plaque plane 1. Ces manchons métalliques 2 présentent une section intérieure 2b exactement égale à la section extérieure des tubes que l'on désire faire traverser la plaque plane I parallèlement à son axe lb, pour permettre le passage de chacun desdits tubes, non représentés sur la figure l, dans l'un desdits manchons 2. Ces manchons métalliques 2 présentent en outre des cram pons ou crochets 2#ou où une surface extérieure striée, destinés à as- surer un scellement et un ancrage rigide desdits manchons métalliques 2 dans la matière plastique de la plaque plane 1 lors du durcissement de ladite matière plastique qui a été coulée ou injectée liquide dans le moule de fabrication de ladite plaque plane l alors que lesdits manchons métalliques 2 se trouvaient déjà dans ledit moule Ainsi, ces manchons métalliques 2 sont scellés et maintenus rigidement d'une façon étanche dans la matière plastique durcie de la plaque plane 1. Cette plaque plane l présente également une série de trous 3 parallèles à son axe lb et disposés le long d'une circonférence centrée sur ce dernier, trous 3 destinés à la fixation de la plaque plane 1 par exemple au corps a d'un échangeur de chaleur par l'inter- médiaire d'une virole qui sera étudiée plus loin. -Comme on peut le voir plus en détail sur la figure 3, la plaque plane 1 peut étre réalisée par simple coulage d'une matière plastique 4 à partir d'un récipient 5 dans un moule 6. Ce moule 6 présente une forme intérieure, qui va être remplie de matière pias- tique 4, sensiblement complémentaire de celle de la plaque plane I représentée sur la figure 1, mais peut présenter en outre des évidements ou lamages 6a dans son fond plat horizontal 6b aux endroits où des tubes 7, tels-que les tubes d'échange d'un échangeur de chaleur doivent traverser la plaque plane 8.Ainsi, les extrémités 7a des tubes 7 de l'échangeur de chaleur étant introduits dans les évidements ou lamages 68 lesdites extrémités 7a des tubes 7 dépasseront légèrement de la face inférieure 8a de la plaque plane 8, ce qui permettra d'éviter que lesdits tubes 7 ne viennent à être bouchés par la matière plastique 4 lorsqu'elle sera coulée liquide dans le moule 6. Ainsi, selon le mode de réalisation représenté sur la figure 3, ce sont les tubes 7 de l'échangeur de chaleur eux-mêmes qui sont directement en contact avec la matière plastique 4 dans laquelle ils resteront emprisonnés d'une façon étanche lors du-durcissement de ladite matière plastique 4. Le fond 6b du moule 6 peut également présenter des saillies 6c destinées à ménager les trous 3 situés à la périphérie de la plaque plane 1 ou 8. La rigidité de la plaque plane 1 ou 8 peut encore être renforcée par exemple par une nervure transversale de renfort 9 constituée par un profilé métallique, en partie noyé, et scellé dans la matière plastique 4 de la plaque plane Les manchons-mFtalliques 2 ou la partie 7b des tubes destinte à être noyée dans la matière plastique 4 pourront être recouverts par un agent d'adhésion et/ou d'étanchéité avant d'entre placés dans le moule pour autre noyés dans ladite matière plastique 4. La matière plastique 4 utilisée peut titre un produit thermoplastique ou un produit thermodurcissable ou un mélange de telles substances éventuellement chargée de matière telle que : fibre de verre, microbilles de verre, métaux granulés, fibres textiles, etc... dans un but de renforcement,d'isolement, d'amélioration de la conductibilité ou de la diminution de poids de cette matière plastique 4. De plus, cette plaque plane 1 ou 8 peut être réalisée en plusieurs couches successives superpùsées de matières plastiques différentes coulées l'une après l'autre. Bien entendu, le procédé de réalisation ci-dessus décrit par coulage dans un moule ouvert à sa partie supérieure pourrait également selon une technique classique être réalisé sous pression par injection dans un moule fermé, muni d'au moins un orifice d'évent et de trop-plein pour la matière plastique 4. Sur la figure 4, on peut voir une plaque plane 8 montée solidairement à une virole 10, constituée par un court cylindre métallique loua, enfoncé et scellé dans un anneau circulaire lOb et en forme de couronne cylindrique/coaxiale audit court cylindre md tallique loua. Cet anneau circulaire lOb est également réalisé en matière plastique 4 et comporte des trous correspondant aux trous 3 de la plaque plane 8 dans le prolongement desquels ils sont situés et qui permettent la fixation dudit anneau circulaire lOb sur ladite plaque plane 8 au moyen, par exemple de vis passées dans lesdits trous 3.Le court cylindre métallique IOa, quant à lui, est destiné à etre introduit dans le corps cylindrique métallique Il de 1'échan- geur de chaleur, corps métallique ll auquel il est fixé, par exemple par soudage. Le court cylindre métallique 10a présente, le long de la périphérie de sa circonférence de base lOc, scellée dans l'anneau circulaire lOb en matière plastique 4, des reliefs ou pattes d'ancrage destinés (ées) à assurer une liaison rigide entre ledit anneau circulaire lOb et ledit court cylindre métallique lOa. Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits de la plaque plane de l'invention ainsi que de son procédé de fabrication ne sont donnés qu'à titre d'exemples purement indicatifs et qu'il sera par conséquent possible d'y apporter diverses modifications sans pour autant cela sortir du cadre de l'invention délimité par les revendications annexées R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Plaque plane présentant un certain nombre de trous pour le passage notamment de tubes dirigés perpendiculairement au plan de ladite plaque, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en matière plastique, matière plastique dans laquelle des éléments tubulaires métalliques qui la traversent sont placés et scellés d'une façon étanche. 2. Plaque plane selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière plastique la constituant principalement a été moulée par coulage ou par injection directement autour des éléments tubulaires métalliques qui la traversent et qui étaient présents dans le moule avant ledit coulage ou ladite injection de matière plastique. 3. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière plastique la constituant principalement est un produit thermoplastique ou thermodurcissable ou un mélange de telles substances. 4. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la matière plastique la constituant est chargée d'au moins une matière telle que fibre de verre, microbilles de verre, métaux granulés, fibres textiles. 5. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les éléments tubulaires métalliques qui la traversent présentent sur leur partie en contact avec la matière plastique de ladite plaque, des aspérités, saillies, crampons, crochets ou évidements, destinés à assurer un scellement et un maintien rigide desdits éléments tubulaires métalliques dans ladite matière plastique. 6. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les éléments tubulaires qui la traversen sont constitués par des manchons métalliques destinés chacun au passage d'un tube, ou par une partie de chacun des tubes eux-mêmes. 7. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle présente plusieurs couches successives superposées de matières plastiques différentes coulées ou injectées l'une après l'autre. 8. Plaque plane selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est montée solidairement à une virole destinée à établir sa jonction avec un corps métallique, de forme cylindrique, d'axe parallèle aux tubes, qu'il entoure, et dont ladite plaque plane constitue l'une des bases, virole qui comporte un court cylindre métallique destiné à être enfilé dans le, ou autour du, dit corps cylindrique métallique, et un anneau circulaire en forme de couronne cylindrique, coaxiale audit court cylindre métallique, en matière plastique et dans lequel est enfoncé et scellé ce-dit court cylindre. g Plaque plane selon la revendication 8, caractérisée en ce que le court cylindre métallique présente, le long de la périphérie de sa circonférence scellée dans l'anneau circulaire en matière plastique, des reliefs ou pattes d'ancrage destinés (ées) à assurer une liaison rigide entre ledit anneau circulaire et ledit court cylindre métallique. 10. Procédé de fabrication d'une plaque plane présentant un certain nombre de trous pour le passage notamment de tubes dirigés perpendiculairement au plan de ladite plaque, caractérisé en ce qu'il consiste à placer lesdits. tubes, ou des manchons destinés à permettre le passage ultérieur desdits tubes, perpendiculairement sur le fond d'un moule, puis à couler ou a injecter dans ledit moule une matière plastique dans laquelle lesdits tubes ou lesdits manchons resteront emprisonné sau moment du durcissement de cette dernière qui constitue ainsi cette plaque plane munie de trous proprement dite. Il. Procédé dé fabrication d'une plaque plane munie de trous selon la revendication lO,caractérisé en ce que le moule dans lequel est coulée ou injectée la matière plastique comporte des évidements ou des lamages aux endroits où les tubes, ou les manchons, métalliques, doivent traverser ladite plaque, pour permettre à ces derniers de déborder effectivement de la face inférieure de ladite plaque et éviter ainsi qu'ils ne viennent à être bouchés par ladite matière plastique. 12. Procédé de fabrication d'une plaque plane munie de trous selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la matière plastique utilisée est un produit thermoplastique ou ther#modurcissable, ou un mélange de telles substances. 13. Procédé de fabrication d'une plaque plane munie de trous selon l'-une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que l'on utilise une matière plastique chargée d'au moins une matière telle que fibre de verre, microbilles de verres, métaux granulés, fibres textiles. 14. Procédé de fabrication d'une plaque plane munie de trous selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que l'on coule ou l'on injecte successivement plusieurs couches superposées de matières plastiques différentes pour former ladite plaque.