Brevet FR2285953A1 — publié le 19760423

L'invention a pour objet un procédé de centrage de deux tubes emmanchés l'un dans l'autre, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, et une application particulière du procédé à/fabrication d'échangeurs de chaleur. L'invention s'applique spécialement au centrage de deux tubes emmanchés l'un dans l'autre en vue de les assembler par brasage. On sait que le brasage consiste à solidariser deux pièces métalliques au moyen d'un métal a faible température de fusion qui est introduit à 11 état liquide entre les deux pièces. La difficulté de réalisation du brasage réside souvent dans le maintien d'un jeu tel que le métal puisse s'introduire par capillarité pour remplir tout l'espace entre les deux pièces. Ce jeu est généralement de quelques- centièmes de millimètre et il faut donc que les dimensions extérieures et intérieures respectivement des pièces internes et externes soient ajustées avec précision.Lorsque l'on assemble des tubes emmanchés l'un dans l'autre, il faut évidemment que les tubes soient bien centrés l'un par rapport à l'autre. L'invention a pour objet un procédé permettant de centrer avec précision deux tubes en vue de les braser. Conformement à l'invention, on ajuste avec précision le diamètre extérieur du tube interne et le diamètre intérieur du tube ex- terne, et on réalise sur la paroi extérieure du tuoe interne une pluralité de bossages régulièrement répartis autour de l'axe et ayant une hauteur sensiblement égale au jeu entre les tubes, ces derniers étant emmanchés l'un dans l'autre et centrés par appui des bossages du tube interne sur la paroi intérieure du tube externe. L'invention a également pour objet un dispositif pour la misè en oeuvre du procédé, caractérisn en ce qu'il comprend un dudgeon et une matrice ayant une paroi interne cylindrique de diamètre déterminé sur laauelle sont ménagés une pluralité d'ori r ices régulièrement répartis autour de l'axe. Enfin, une application particulière de l'invention concerne la fabrication des échangeurs de chaleur comprenant notamment un assemblage de tubes parallèles disposés entre deux plaques tubulaires et reliés deux à deux à leurs extrémités par des coudes. Selon l'invention, les coudes sont fixés sur les tubes par une brasure qui assure en même tesps ltétanehéité, et le centrage des extrémités de chaque coude par rapport au tube correspondant est assuré au moyen du procédé selon l'invention. L'invention va maintenant être décrite en se référant à un mode de réalisation particunier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'assemblage de deux tubes centrés selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. La figure 3 est une vue partielle d'un échangeur réalisé grâce au procédé selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté deux tubes 1 et 2 emmnnchés l'un dans l'autre, l'extrémité 10 du tube 1 étant évasée de fa çon à permettre l'introduction de ltextrémité 20 du tube 2. Le rayon intérieur de la partie évasée 10 est supérieur au rayon extérieur de la partie 20 d'un jeu en déterminant l'intervalle dans lequel est introduite la brasure permettant l'assemblage des tubes. Selon l1invent-on, des bossages 21 sont placés sur la périphérie de la partie 20. La hauteur des bossages est sensiblement égale au jeu "e" et ils sont répartis régulièrex nt autour de l'axe du tube. il peut être suffisant d'utiliser deux bossages 21 diamétralement opposés, mais il est bien évident que le centrage sera mieux réalisé avec au moins trois bossages. On comprend que, -lorsque la partie 20 du tube 2 est introduite-dans la partie évasée 10 du tube 1, les bossages 21 assurent le centrage de la partie 20 par appui sur la paroi interne de la partie 10. Ainsi, on dispose tout autour de la partie 20 d'un intervalle de largeur uniforme "e" qui permet d'assurer le brasage dans de bonnes conditions.En effet, il suffit de placer une bague de brasure sur la partie 20 avant de I1 enfoncer dans la partie 10, et de placer l'ensemble dans un four pour que la brasure se répande par capillarité 1 dans tout l'espace compris entre les deux tubes0 Comme les bossages sont écartés les uns des autres, chacun se trouve noyé dans la brasure et il reste seulement une zone non mouillée de dimension trés réduite à la partie supérieure de chaque bossage, mais l'étanchéité reste parfaitement assurée. Le jeu à maintenir entre les tubes, et par conséquent la hauteur des bossages, sera déterminé selon la brasure utilisée, sa valeur étant généralenient de 2 à 4 centièmes de millimètre. Bien entendu, il est nécessaire que le diamètre intérieur de la partie 10 et le diamètre extérieur de la partie 20 soient ajustés avec précision. Généralement, la partie 10 est évasée par dudgeonnage. Il est possible que ce dudgeonnage permette d'obtenir un diamètre intérieur de la partie évasée avec une précision suffisante. Si ce n'est pas le cas, on donnera à la partie 10 un diamètre intérieur légèrement intérieur à la valeur désirée, et on ajustera le diamètre par alésage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'ajustement du diamètre extérieur de la partie 20 et la réalisation des bossages seront faits en une seule opération. En effet, on donnera d'abord à l'extrémité 20 du tube 2 un diamètre extérieur légèrement inférieur à la valeur désirée, et on ajustera le diamètre extérieur par dudgeonnage dans une matrice. La figure 2 représente une matrice 3 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette matrice se compose, de façon classique, de deux demi-couronnes 31, 32 ménageant entre elles un orifice cylindrique 33 dont le diamètre est ajusl té à la voleur désirée, les deux parties 31 et 32 étant accolées le long d'un plan diamétral du cylindre 33 et assemblées en re elles de façon amovible par tout moyen adéquat permettant le démontage de la matrice après le dudgeonnage. Sur la paroi interne 53 de la matrice, on a ménagé un cer tain nombre d'orifices 34 régulièrement répartis autour de l'axe. Les oritices j4 peuvent être éventuellenent de simples trous borgnes, dont les bords seront avantageusement chanfreinés.Pour réaliser le dudgeonnage, on place d'abord l'extrémité 20 du tube 2 dans la patrice 3, puis on y introduit un dudgeon 5 qui peut par exemple se composer d'un certain n nombre de rouleaux conicues s'appuyant à l'extérieur sur le tube et à l'intérieur sur une broche, conique égalenrnt. On sait que l'avancement de la broche produit alors un refoulement du métal en l'appliquant contre la paroi 35 de la matrice. il se produit ainsi lne sorte de laminage de la paroi du tube qui en diminue l'épaisseur. Au début de l'opération, le serrage provoque l'expansion du tube 20 jusqu'au contact avec les parois de la matrice. C'est ensuite que commence le laminage. Bien entendu, le re9oulement n'a pas lieu aux endroits où la paroi 20 se tr uve devant les orifices 34. On comprend donc qu'il se produit à ces endroits des bouses et que la hauteur de ceux-ci est sensiblement égale Q la réduction d'épaisseur de la paroi 20 pendant la phase le laminage. Ainsi, la réduction d'épaisseur étant proportionnelle à la profondeur d'ensoncement du dudgeon, on pourra déterminer la hauteur des bossages en fonction de cette profondeur d'enfoncement et par conséquent du nombre de tours donnés au dudgeon pendant la phase de laminage c'est à dire après l'accostage de la paroi extérieure du tube 20 sur la paroi 33 de la matrice. On sait que le moment de cet accostage peut être déterminé avec une relative précision par l'ppérateur-. L'invention trouve une application particulière dans la fabrication d'échangeurs tubulaires. Sur la figure 3, on a représenté une partie d'un échangeur, qui comprend souvent une pluralité de tubes parallèles 6 disposés entre deux plaques tubulaires 7 les tubes 6 traversent la plaque tuhulaire et sont normalement fixés à celle-ci par d-udgeonnage, leurs extrémités dépassant de l'autre côté de la plaque tubulaire. Généralement, pour assurer une circulation continue du fluide caloporteur dans les tubes, ceux-ci sont reliés deux à deux, chaque tube étant ainsi relié à un tube adjacent par un coude 8. Jus qu'à présent, les coudes étaient fixés sur les tubes par soudure.Or cette opération est assez longue et il est donc 1ntressant de réduire le temps de mise en place des coudes lorsque ceux-ci sont très noms breux. Un assemblage par brasage, des coudes sur les tubes est intéres- sant car il est beaucoup plus rapide qu'une soudure classique. Cependant, cet assemblage présente en l'occureîice des difficultés, car, comme on l'a vu, il nécessite un bon centrage des parties assemblées pour que la brasure puisse-s'écouler correctement dans l'intervalle entre les tubes assemblés. Or, s'il est possible de donner des dimensions précises aux diamètres, respectivement intérieur et extérieur, des tubes assemblés, il est pratiquement impossible de donner aux deux branches de chaque coude un entraxe assez précis pour être sflr d'obtenir le centrage désiré. le procédé décrit précédemment permet de résoudre cette difficulté. Comme on l'a représenté sur la figure 3, les extrémités de chaque coude seront évasés de façon à s'emmancher sur les extrémités 60 des tubes 6 dépassant de la plaque tubulaire. Selon l'invention, sur les extrémités 60, on réalisera des bossages de centrage qui permettront une mise en place facile et parfaite des coudes, compte tenu de la relative élasticité de leurs branches. Les bossages 61 pourront être réalisés par dudgeonnage dans une matrice-munie d'orifices, comme on l'a décrit précédemment. Comme~ les bossages ont une hauteur de quelques centièmes de millimètre seulement alors que le jeu entre les tubes et les orifices de la plaque tubulaire est de l'ordre du dizième de millimètre, les bossages et l'ajustement du diamètre extérieur des extrémités du tube pourront être réalisés à la fabrication des tubes avant leur mise en place dans la plaque tubulaire. Cependant, si on le préfère, on pourrait aussi assurer en une seule opération le dudgeonnage des tubes 6 sur la plaque tubulaire 7 et la réalisation des bossages 61; il suffirait en effet de retirer la matrice placée sur l'extrémité 60 du tube après la réalisation des bossages pour terminer le dudgeonnage du tube sur la plaque tubulaire. Comme la réalisation des bossages peut être faite sans difficuité au moment de la préparation des tubes, on comprend que, le centrage étant réalisé autematiquement, le brasage des coudes 8 sur les extrémités des tubes 6 sera extrêmement rapide. On obtient ainsi une économie trés importante du temps de fabrication des échangeurs lors ou les tubes sont nombreux. Bien entendu, le procédé n'est utilisable que lorsque l'assem blage et l'étancheité assurés par la brasure sont suffisants pour résister à la pression et la tespérature du fluide circulant dans les tubes 5. L'ssemblage des coudes par brasure présente en outre l'av nta- ge de permettre le démôntâge éventuel du coude par simple refusion de la brasure. En effet, la température de fusion de la brasure n tant pas élevée les tubes et les coudes ne sont pas détériores par cette opération, et les bossages restent évidement en place sur les tubes. On peut donc trés facilement remettre en place de nouveau le coude en le fixant par un nouveau brasage. L'invention ne se limite évidemment pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit, et peut avoir d'autres pplica- tions que celle qui n'a été envisagée qu a titre d'exemple. De même, on pourrait utiliser d'autres dispositifs pour la réalisation des bossages, ou modifier celui qui a été décrit. C'est ainsi que le contrôle de la hauteur des bossages pourrait être obtenu en prolongeant et en filetant les trous 34 jusqu'? l'extérieur de la matrice, et en y introduisant une vis dont la profondeur d'enfoncement pourrait être ainsi réglée. RE 1.- Procédé de centrage de deux tubes emmanches l'un dans l'autre, le diamètre intérieur du tube externe étant sup@rieur d'un certain jeu au d@amètre extérieur du tube interne, caractérisé par le rait que l'on ajuste avec précision lesdits diamètre extériaur et intérieur, et que l'on réal se sur la paro extérieure du tube interne une plurallté de bossages régulièrement répartis autour de l'axe et ayant @he hauteur sensiblement @g@l au u eu entre les tubes, ces derniers étant emmanchés l'un dans l'a@tre et centres par appui des bossages du tube interne sur la paro Intér@ou@e du tiare externe. 2.- Procédé de centrale selon la revendication 1, caracté r@sé ta le fait cue le tube interne a init@alement un diamètre extérleur inférieur à la valeur dés@rée et que ce diamètre extérieur est ajusté par dudgeonnage du tube dans une mat ice, les bossages étant formes pendant le dudgeonnage par uue plurallté d'orifices ménagé s sur la paroi Interne de la matrice et régulièrement répartis autour de l'axe. 3.- Procédé de centrage selon la revendcaton 2, caractérise par le fa t que la hauteur des bossages est sensiblement égale à la diminution 'épaisseur de la partie dudgeonnée du tube. 4.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le tait qu'il comprend un dudgeon et une matrice ayant une paroi interne cylindrkque sur laquelle sont ménagés une pluralité d'orifices régulièrement répartis autour de l'axe. 5.- Procédé de fabrication d'un échangeur de chaleur comprenant une pluralité de tubes parallèles dispcsés entre deux plaques tubulaires, chaque tube étant relié à un be adjacent par un coude, caractérisé par le Xa~t que les coudes sont @ @ fixés sur les tubes par une brasure assurant en mcA.me temps l'étanchéité, le centrage des extrémités de chaque coude par rapport aux tubes correspondants étant assue par une pluralité de bossages ménagés sur la périphérie de l'extrém%té de chaque tube dépassant de la plaque tubulaire, lesdits bossages ayant une hauteur sensiblement étale au su nécessaire au brasage. 6.- Procédé de fabrication d'un échangeur selon la revendica tlor 5, caractérisé par le fait que le dudgeonnage de chaque tube dans la plaque tubulaire et la réelisat@on des bossages sur ledit tube selon la revendication 2, sont effectués en une seule opération.