Brevet FR2448094A1 — publié le 19800829

La présente invention est relative à un procédé pour raccorder une pièce multitubulaire obtenue par extrusion avec une autre pièce analogue on avec un collecteur. Dans de nombreuses techniques,et notamment celles d'échange de chaleur,on utilise des faisceaux de tubes parallèles,jointifs ou non,parco#urus par un fluide,et1habituellement,on prépare ces tubes un à un et on les relie, à l'aide de joints démontables ou non, entre eux ou à un collecteur. Le prix des tubes de petit diamètre est élevé quand on le rapporte à leur section,et leur raccordement est compliqué. On sait produire par extrusion des pièces multitubulaires dont l'aspect est celui de deux surfaces planes parallèles reliées entre elles par une série de cloisons parallèles entre elles et généralement perpendiculaires auxdites surfaces. L'ensemble constitue une série de tubes parallèles,à section sensiblement carrée ou rectangulaire. Il serait tentant d'utiliser de telles pièces qui sont -faciles à obtenir à un prix peu élevé,et 'qui sont d'une solidité supérieure à celle d'un-aisceau de petits tubes de section analogue, pour remplacer ces derniers,mais le problème de leur jonction n'a pas été jusqu'ici résolu de façon satisfaisante::il n'existe pas de joints démontables efficaces, et si pn fait un joint non démontable, par exemple un joint soudé,l'ob#tentipn de celui-ci est souvent délicate à cause de la-min#eur rel#t#iveJ des parois.Il convient de noter que,dans la technique classique,si un incident entraîne la perforation d'un tube d'un faisceau, il suffit de remplacer ce tube, ou de l'ob't#rer,aIors'qu'avee--iine pièce multitubulaire,c'est toute la pince qu1il- faudra enlever,si bien que le besoin d'un joint facilement démontable se fait sentir-de façon plus aigue. La présente invention a donc pour but de fournir un joint démontable permettant soit d'obturer l'extrémité d'une pièce multitubulaire, soit de raccorder une extrémité d'une telle pièce avec un objet creux quelconque qui peut être soit une autre pièce multitubulaire soit un tube collecteur. Plus précisément,l'inventi9n fournit un procédé d'obturation ou de raccordement d'un profilé multitubulaire comportant deux parois planes parallèles reliées par des cloisons longitudinales parallèles entre elles et délimitant avec les parois une série de tubes à section carrée ou rectangul#ire,procédé selon lequel, après avoir arasé les cloisons sur une certaine longueur à partir de l'extrémité, on introduit l'extrémité du profilé à l'intérieur d'une pièce extérieure comportant une embase et une partie centrale tubulaire à section allongée,dont la section diminue en s'écartant de l'emba- se jusqu'à être légèrement supérieure à celle du profilé, et on introduit entre les parois du profilé une pièce intérieure composée d'une embase et d'une partie centrale éventuellement creuse dont la section diminue en s'écartant de l'embase jusqutà devenir légère- ment inférieure à la section interne du profilé,l'angle des flancs de la partie centrale de chaque pièce avec l'embase étant le même, pour les deux pièces,puis on serre les parois du profilé entre les deux pièces en rapprochant,par exemple par vissage, les embases de celles-ci,le serrage étant opéré dans des conditions correspondant à l'obtention d'une déformation permanente de la matière du profilé. De préférences avant d'introduire la pièce intérieure,on conforme le profilé à la surface extérieure de celle-ci par une déformation permanente L'invention fournit aussi un profilé multitubulaire spécialement adapté à un procédé qu'on vient de décrire et présentant la particulaité que,leurs bords,les deux parois sont reliées entre elles par des cloisons terminales sensiblement en forme de demicylindres à concavité tournée vers I'intérieur. -DepréférenÇe, les cloisons terminales sont d'une épaisseur supérieure à celle du reste des parois-et calculée pour devenir égale à celle-ci après formage L'invention sera exposée plus en détail en s'aidant des figures, relatives à un exemple non limitatif,et parmi lesquelles:: Fig.l est une vue de côté et en demi-coupe d'un joint réalisé selon l'invention; Fig.2 est une vue en bout et en demi-coupe du même joint; Fig.3 est une coupe d'un profilé spécialement adapté à la mise en oeuvre du procédé. Le joint décrit aux figures 1 et 2 est destiné à raccorder une pièce multitubulaire 1 à un tube cylindrique 2. La pièce multitubulaire comprend deux parois planes 3 parallèles reliées entre elles par une série de cloisons planes 4. Les cloisons terminales 5 sont d'épaisseur plus grande et de forme demi-cylindrique. A titre d' exemple, les dimensions du profilé sont les suivantes: largeur:200 mm,distance entre les parois: 5 mm,distance entre les cloisons:5,5 mm,épaisseur des parois et des cloisons:O,25 mm,épaisseur des cloisons terminales: 0,50 mm. Il est clair que ces indica tions n'ont qu'une valeur indicativeon peut par exemple utiliser des profilés analogues,mais de largeur allant jusqu'lu 2 mètres. Le joint comprend une pièce interne 6 et une pièce externe 7. La pièce interne a la forme générale d'un entonnoir à section rectangulaire. Elle comprend une embase 8,de-forme générale rectangulaire, évidée en rectangle au centre,e1\dont une face 9 est plane pour permettre sa fixation étanche, sur une surface plane préparée par exemple le long d'une génératrice du tube 2. Sur la face opposée de l'embase, et le long des cotés de l'évidement intérieur,quatre ailes obliques 10, 11 identiques deux à deux,s'écartent de l'embase, chacune se rapprochant de celle qui lui fait vis-à-vis. Les quatre ailes font corps avec l'embase et se raccordent les unes aux autres par des arrondis sur leurs bords pour former la structure en entonnoir rectangulaire évoquée plus haut. Dans sa partie la plus resserrée, la section du passage entre les ailes est très sensiblement égale,en forme et en dimension,à la section de la pièce tubulaire 1.La face externe des ailes fait, avec l'axe de la pièce 6,un angle qui est d'environ 300 pour les ailes 10 situées sur les petits côtés, et de 50 pour les ailes 11. Ces valeurs dépendent évidemment des différents paramètres du procédé, et en particulier de la matiè- re dont sont faites les différentes pièces, ici polychlorure de vinyle pour la pièce multitubulaire,et polyméthacrylate pour les pièce ces interne et externe. La différence relevée entre les angles permet d'éviter des contraintes trop élevées sur les parois latérales de la pièce l,tout en maintenant une tension suffisante sur ses parois principales. Les ailes 10, 11 présentent,vers leur extrémité,un biseau 12, dont le rôle est de maintenir la section de passage à travers la pièce 6 tout en permettant son introduction dans la pièce 1. La pièce externe 7 est d'une forme tout à fait analogue à la pièce interne 6,et il n'est pas nécessaire de la décrire aussi en détail. Son embase-13 est prévue pour venir en appui sur l'embase 9 9 de la pièce 6,et dans cette position la face intérieure de ses ailes 14,15 s'adapte à la face extérieure des ailes 10, 11. Cette en adaptation se fait/maintenant pinceesentre les deux pièces les extrémités des parois 3 et 5 de la pièce multitubulaire 1 comme il sera expliqué plus loin. Des vis 16 sont prévues pour serrer les deux embases 9,13 l'une contre l'autre. Pour l'obtention du joint,on prépare,sur le tube 2,une surface plane allongée le long d'une génératrice,et de longueur et largeur au moins égales à celles de la face 9 de l'embase 8,et comportant un trou central de meme forme et de section au moins égale à celle de l'évidement de l'embase 9. On assemble la pièce intérieure 6 sur le tuyau 2 par vissage,collage,soudage ou tout autre moyen approprié,avec éventuellement interposition d'un joint. D'autre part,on prépare la pièce multitubulaire 1 en enlevant les cloisons 3 sur une longueur 11 plus grande que la distance 12 du sommet des ailes 10, 11 à la surface de la face de l'embase 8 opposée à la face 9. Ainsi,sur l'extrémité de la pièce l,ùe subsistent que les parois principales 3 et latérales 5. On enfile ensuite la pièce extérieure 7 autour de la pièce 1, puis on introduit à l'intérieur de la pièce 1 un conformateur ayant extérieurement la forme géométrique de la pièce 6. Ce conformateur peut éventuellement être la pièce 6 elle-même,si elle est en matériau suffisamment résistant,et on déforme la pièce 1 en enfonçant le conformateur jusqu'à la profondeur prévue pour la pièce 6 dans le joint terminé. Cette déformation est faite à une température suffisante pour obtenir une déformation permanente. On introduit ensuite la pièce 6 , si elle n'a pas servi de conformateur,et on serre les pièces 6 et 7 l'une contre l'autre à l'aide des vis 16. On obtient ainsi,malgré la grande simplicité des moyens mis en oeuvre ,une étanchéité remarquable. Celle-ci peut être encore augmentée en prévoyant l'intercalation d'un joint,ou d'une substance adhésive et étanche, entre la pièce 1 et l'une des pièces 6 et 7,et/ou entre celles-ci. Le procédé et le joint ainsi décrits sont susceptibles de plusieurs variantes. Par exemple,si la pièce 6 n'est pas évidée, on obtient une obturation étanche. Si on prévoit,sur la même pièce 6, une ou plusieurs cloisons séparatrices allant jusqu'au contact des cloisons 4 là où elles n'ont pas été arasées,on peut séparer le flot s'écoulant dans la pièce multitubulaire 1 en plusieurs écoulements distincts. L'obtention d'un joint étanche pour les pièces multitubulaires permet de multiplier les possibilités d'emploi de ces pièces,et de mettre à profit leurs qualités. Il est ainsi possible de construire un échangeur formé d'une ou plusieurs de ces pièces, de grande longueur,enroulées en spirale,les trous étant maintenus écartés par des entretoises,les extrémités intérieure et extérieure de la spirale étant reliées chacune à un collecteur grâce à un joint réalisé selon l'invention. Un des fluides de l'échangeur circule dans la pièce multitubulaire en nappe mince, divisée en filets multiples par les cloisons, l'autre fluide circulant à flux croisés. Le gain en encombrement, en poids et en cout d'investissement peut, à performance égale,étre de 80% à 65% par rapport à un échangeur de type courant. Dans une variante,l'extrémité intérieure de la pièce multitubulaire en spirale est obturée par un joint plein,selon l'invention,et l'autre par un joint comprenant une séparation centrale qui vient en contact avec une cloison intérieure de la pièce multitubulaire. Ce joint est relié d'un côté au collecteur d'entrée et de l'autre côté au collecteur de sortie. On obtient ainsi,au prix d'une légère complication,un dispositif en épingle à cheveux dont les deux collecteurs peuvent être isolés du fluide circulant autour de la pièce multitubulaire. Daffi cecas, au niveau du joint plein, les cloisons intérieures doivent/ supprimées sur une longueur telle que la section de passage entre les deux séries de tubes soit conservée. De préférence,cette longueur augmente des bords de la pièce vers son centre. On notera que,dans les deux cas,la surépaisseur de la cloison terminale augmente la résistance de l'ensemble à l'usure ou à l'abrasion. Il est également possible de construire un capteur solaire, comportant une série de pièces multitubulaires disposées à plat, reliées par leurs extrémités à des collecteurs et parcourues par un fluide caloporteur,éventuellement teinté pour une meilleure absorption,ou bien dont îeqpièces multitubulaires,obtenues par co-extrusion, sont constituées avec une paroi transparente et l'autre opaque ou colorée.Si ces pièces comportent des nervures extérieures sur une de leurs faces,destinées à soutenir un couvercle transparent sous lequel on peut entretenir le vide ou une atmosphère contrôlée,il convient d'araser ces nervures en meme temps que les cloisons internes,sur une longueur permettant la mise en place de la pièce extérieure 7, c'est-à-dire une longueur plus grande que la longueur 1 pour tenir compte du fait que, pendant l'action du conformateur, la pièce n'est pas serrée. On notera encore que le joint réalisé selon l'invention permet d'obtenir une excellente étanchéité aussi bien lorsqu'il est soumis à une surpression interne que lorsqu'il est soumis à une surpression externe. Dans ce dernier cas, où la pièce extrudée multitubulaire est elle-même très résistante à 1' écrasement résultant de la surpression,il est possible de réaliser des installations de filtration efficaces simplement en réalisant cette pièce multitubulaire en une matière présentant une perméabilité convenable. Dans ce cas,une des extrémités de la pièce multitubulaire estferméepar un joint étanche dont la pièce interne est pleine,l'autre extrémité de la pièce multitubulaire étant reliée à un collecteur d'aspiration par un joint ordinaire et le profilé est immergé sur au moins une partie de sa longueur à l'intérieur du fluide à filtrer.On peut également utiliser un dispositif analogue pour séparer deux liquides de densité différente,par exemple des hydrocarbures flottants sur lteau.Dans ce cas, on met à profit le fait qu'il est facile de régler la densité du profilé soit par un choix convenable de la matière première,soit en maintenant remplis d'air certains des tubes de la pièce,qui sont reliés à une source d'air par un joint comportant une cloison séparatrice ou bien qui sont simplement obturés alors qu'ils sont pleins d'air. Dans ce cas,on peut amener le profilé à flotter sur la surface, et, avantageusement,il est perméable sur une seule face, étant obtenu par co-extrusion.Avantageusement aussi,on donne à la paroi perméable une souplesse suffisante pour que,par l'effet de l'aspirationelle prenne une forme ondulée avec une con cavité vers l'intérieur entre les cloisons 4,ce qui facilité la collecte du liquide à évacuer. Des dispositifs analogues,perméables sur deux faces ou sur une seule peuvent également trouver un emploi dans le drainage des sols ou l'irrigation. Dans le cas où le profilé est placé horizon talement dans le sol et perméable sur une seule face,celle-ci est avantageusement dirigée vers la surface. La grande largeur du profilé permet d'isoler ainsi une couche superficielle à humidité contrôlée. Une autre application du procédé de l'invention réside dans la confection de silencieux d'échappement ou autres. Le profilé est alors perméable, ayant des pores permettant la sortie et la division de l'écoulement gazeux,il peut être ouvert ou fermé en extrémité,et une atténuation des ondes de choc peut être obtenue en l'enroulant en spirale. Lorsquton désire obtenir une étanchéité encore supérieure à ce qui a été décrit plus haut,ainsi qutune résistance encore plus grande à l'arrachement et aux contraintes diverses,on peut opérer de la façon suivante: on prévoit,sur la surface interne de la pièce extérieure qui est destinée à être en contact avec l'extrémité du profiléfiune rainure transversale,faisant le tour de la pièce et reliée à l'extérieur par des perçages, et,après la mise en place du profilé entre les pièces externe et interne et serrage au moins partiel,on injecte par les perçages,sous pression, de la matière plastique ayant une température de fusion voisine de celle de la matière du profilé et chauffée au moins à cette température. On peut ensuite,si on le désire,compléter le serrage avant la solidification complète de la matière plastique. On obtient ainsi un joint d'une étanchéité et d'une tenue remarquables REVENDICATIONS 1. Procédé d'obturation ou de raccordement d'un profilé multitubulaire comportant deux parois planes parallèles reliées par des cloisons longitudinales parallèles' entre elles et délimitant avec les parois une série de tubes à section carrée ou rectangulaire,caractérisé en ce que,après avoir arasé les cloisons sur une certaine longueur à partir de l'extrémité,on introduit l'extrémité du profilé à l'intérieur d'une pièce extérieure comportant une embase et une partie centrale tubulaire à section allongée,dont la section diminue en s'écartant de l'embase jusqu'à être légèrement supérieure à celle du profilé,et on introduit entre les parois du profilé une pièce intérieure composé d'une embase et d'une partie centrale éventuellement creuse dont la section diminue en s'écartant de l'embase jusqu'S devenir légèrement inférieure à la section interne du prof ,l'angle des flancs de la partie centrale de chaque pièce avec l'embase étant le même,pour les deux pièces,puis on serre les parois du profilé entre les deux pièces en rapprochant,par exemple par vissage,les embases de celles-ci,le serrage étant opéré dans des conditions correspondant à l'obtention d'une déformation permanente de la matière du profilé. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'avant d'introduire la pièce intérieure,on conforme le profilé à la surface extérieure de celle-ci par une déformation permanente. 3. Profilé multitubulaire spécialement adapté au procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que,sur leurs bords,les deux parois sont reliées entre elles par des cloisons terminales sensiblement en forme de demi-cylindres à concavité tournée vers l'intérieur. 4, Profilé selon la revendication 2,caractérisé en ce que les cloisons terminales sont d'une épaisseur supérieure à celle du reste des parois pour devenir égale à celle-ci après formage. 5. Application du procédé selon la revendication 1 ou 2 à la construction d'un capteur solairé,caractérisée en ce qu'on raccorde les deux extrémités d'un profilé multitubulaire plan à un circuit de récupération d'énergie,et en ce qu'on expose le profilé au rayonnement solaire en faisant circuler un fluide caloporteur à l'intérieur du profilé. 6. Application selon la revendication 6,caractérisée en ce que le profilé comporte une paroi transparente et une paroi opaque ou teintée. 7. Application selon la revendication z ou 8,caractérisée en ce que le pr-ofilé comporte des nervures extérieures qui soutiennent un couvercle transparent,des moyens étant prévus pour faire le vide ou contrôler l'atmosphère entre ledit couvercle et le profilé,et en ce qu'onS arase lesdites nervures en même temps qu'on arase les cloisons du profilé, sur une longueur suffisante pour permettre la-mise en place de la pièce externe.