Brevet FR2474135A1 — publié le 19810724

L'invention concerne un manchon d'étanchéité en matière synthétique pour étancher la fente entre une plaque de main- tien d'un ou de plusieurs tubes, en particulier une plaque dite tubulaire pour un faisceau de tubes, et un tube monté dans cette plaque, ce manchon étant formé d'une partie de maintien qui possède un profil angulaire en coupe longitudinale et est appliquée contre la plaque, ainsi que d'un bourrelet circonférentiel qui est d'un seul tenant avec la partie de maintien, est situé du côté du fluide dont il s'agit d'empêcher le passage et est appliqué avec prétension contre la plaque et contre le tube. Un manchon d'étanchéité de ce type est connu par le brevet français 1 595 096. Ce manchon est en tétrafluoroéthylène, donc en un matériau dont l'aptitude à s'appliquer contre des sur- faces inégales en épousant leur forme est limitée et qui ne possède qu'une très faible élasticité. Les rebords prévus aux extrémités de ce manchon et s'appliquant parallèlement contre les faces de la plaque tubulaire étanchée ne peuvent donc pas épouser lesdites faces dans la mesure nécessaire pour qu'une bonne étanchéité soit assurée. De plus, le montage est difficile et il arrive fréquemment que le manchon soit endommagé au-delà de ce qui est admissible dès sa mise en place dans l'orifice de la plaque. L'invention vise à créer un manchon d'étanchéité pour le domaine d'application indiqué, qui soit facile à monter et à démonter et qui assure une excellente étanchéité, même s'il se pro- duit des mouvements relatifs. Selon l'invention, un manchon comme indiqué au début est essentiellement caractérisé en ce que le bourrelet possède un profil circulaire d'une étendue radiale correspondant à 1,1 à 1,6 fois la largeur de la fente à étancher, que la portion ou aile orientée axialement de la partie de maintien est disposée symétriquement par rapport au bourrelet et que la distance entre la ligne médiane du bourrelet et la face de la partie de maintien tournée vers le bourre- let et orientée radialement est 1,1 à 1,3 fois plus grande que l'épais- seur de la plaque. Dans tous les cas, les surfaces de l'aile axiale de la partie de maintien sont espacées des surfaces parallèles à elles de l'orifice dans lequel est placé le manchon et du tube reçu dans le manchon. La partie de maintien possède de ce fait une certaine mobilité tant par rapport au tube que par rapport à la plaque. Il est préférable que les deux ailes du profil de la partie de maintien possèdent des épaisseurs comparables et correspondant à peu près à la moitié de la largeur de la fente à étancher. Le bourrelet présente une surface lisse et - après l'enfoncement du manchon dans l'orifice de la plaque à coups de mar- teau ou d'une autre manière - s'applique de ce fait avec une pression uniforme sur tout le pourtour contre le bord de l'orifice situé dans la face de la plaque du côté du fluide dont il s'agit d'empêcher le passage. La pression du bourrelet contre ce bord est encore plus forte après l'introduction du tube et elle peut atteindre sans incon- vénient des valeurs auxquelles une légèreddéformation plastique du matériau du bourrelet peut se produire. Au lieu d'être nuisible, une telle déformation compense des irrégularités de la plaque et a ainsi un bon effet d'étanchéité. Le bourrelet est pressé radialement à l'intérieur contre le tube avec une force qui est fonction des dimensions rela- tives. La zone d'étanchéité formée par ce côté du bourrelet et la paroi extérieure du tube se trouve à une certaine distance devant la face avant de la plaque, c'est-à-dire la face du côté du fluide dont il faut empêcher le passage par la fente entre le tube et la plaque, ce qui a pour conséquence que la force avec laquelle le bour- relet est pressé contre le tube - et aussi contre la plaque - est accrue en plus par la pression statique du fluide. Cette superposi- tion de deux forces de pressage assure apparemment que l'effet d'étanchéité obtenu soit également bon du côté du tube. Pour éviter l'endommagement du bourrelet au montage, il est préférable d'utiliser des tubes à surface lisse. A cet égard, les tubes de cuivre, d'acier fin ou de verre employés fréquem- ment dans les échangeurs de chaleur possèdent déjà une qualité super- ficielle suffisante. Il n'est pas nécessaire d'utiliser un produit facilitant le glissement avec de tels tubes et les variations de longueur produites par les changements de température sont compensées suffisamment. Selon un mode de réalisation avantageux, le bourrelet possède une gorge annulaire s'ouvrant axialeinent et disposée symé- triquement par rapport à la ligne médiane du bourrelet, et la dis- tance entre le fond de cette gorge et la face radiale côté bourrelet de la partie de maintien est inférieure à l'épaisseur de la plaque. Cette mesure, d'une part, augmente l'élasticité du bourrelet vis-à- vis des surfaces d'étanchéité antagonistes, d'autre part, agrandit les surfaces actives hydrauliquement ou pneumatiquement par lesquelles le fluide dont le passage est à empêcher peut accroître le pressage du bourrelet contre lesdites surfaces. Il est avantageux que le fond de la gorge possède un profil arrondi qui est sensiblement parallèle au contour général du bourrelet. Cette mesure s'oppose efficacement à l'endommagement possible du bourrelet par des effets d'entaille en particulier. La largeur de la gorge correspond de préférence à 0,4 à 0,5 fois l'étendue radiale du bourrelet. La demanderesse a constaté qu'en particulier des manchons ainsi dimensionnés permettent d'obtenir une excellente étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessins annexé, dont la figure unique représente en coupe axiale un manchon d'étan- chéité monté dans la fente entre la paroi d'un orifice ménagé dans une plaque tubulaire 1 et un tube de verre 5 monté dans cette plaque. Le côté o la pression est plus élevée est désigné par 7, l'autre côté de la plaque étant désigné par 8. Le dessin représente un manchon d'étanchéité 6 selon l'invention qui est à symétrie de révolution et est fait de poly- tétrafluoroéthylène, c'est-à-dire d'une matière synthétique qui ne possède que de très faibles propriétés élastiques. A droite, sur le dessin, il s'applique par un rebord périphérique 2 contre la face arrière de la plaque tubulaire 1. Sur ce côté, le manchon n'est en contact nulle part avec la paroi extérieure du tube de verre 5. A gauche, le manchon 6 possède un bourrelet 3 de pro- fil circulaire qui est appliqué radialement à l'intérieur contre la paroi extérieure du tube de verre, sur tout le pourtour, et radia- lement à l'extérieur contre le bord annulaire 9 que forme l'orifice dans la face avant de la plaque 1. Le bourrelet 3 présente une gorge annulaire 4 en U qui s'ouvre axialement vers l'avant et possède un fond arrondi. La distance entre ce fond et la face tournée vers lui du rebord 2 est plus petite que l'épaisseur de la plaque 1. Outre une amélioration de la flexibilité élastique du bourrelet 3 vis-à-vis des surfaces d'étanchéité contre lesquelles il est appliqué, la présence de la -orge 4 entraîne une augmentation uniforme de la force par laquelle le bourrelet 3 est pressé contre ces surfaces par la pression hydrau- lique ou pneumatique du fluide se trouvant du côté 7 de la plaque 1. Ainsi, l'étanchéité obtenue est également bonne sous des pressions élevées. Le bourrelet s'appuie sur la paroi extérieure du tube de verre par une surface radialement intérieure qui possède le même arrondi du côté 7 et du côté 8. Le tube 5 peut ainsi être déplacé longitudinalement dans le manchon avec la même facilité dans les deux directions, ce qui est surtout important pour simplifier le montage. Cette mesure favorise aussi la compensation uniforme de différences de dilatation thermique. Le montage s'effectue comme suit On place tout d'abord le manchon 6 dans l'orifice de la plaque tubulaire 1, depuis le côté 8 de pression plus faible. Lors de cette mise en place, la face côté bourrelet de l'aile radiale de la partie de maintien doit être appliquée correctement contre la face extérieure ou face arrière de la plaque 1. Ce n'est que dans ce cas que le bourrelet 3 occupe la position optimale par rapport au bord 9 de la plaque. Ensuite, on introduit le tube 5 dans le manchon 6, de sorte que le bourrelet 3 est pressé avec prétension contre le bord 9 et contre la surface extérieure du tube. En raison de la forme circulaire du profil du bourrelet, le sens d'introduction du tube, de droite ou de gauche, n'a pas d'importance. Cette particularité est importante, surtout en cas d'application du manchon dans des échangeurs de chaleur, parce que cela évite des inclinaisons de parties du manchon et les défauts d'étanchéité qui en sont la consé- quence. La portion médiane du manchon représenté, constituant l'aile axiale de la partie de maintien, possède une épaisseur, dans le sens radial, qui correspond à peu près à 0,45 fois la largeur de la fente étanchée. Comme les surfaces de cette aile sont espacées, l'une de la paroi de l'orifice et l'autre de la paroi du tube, le bourrelet, constituant la partie d'étanchéité proprement dite du manchon, peut s'appliquer de façon optimale contre les surfaces d'étanchéité antagonistes en épousant leurs formes. Le bourrelet 3 présente une gorge 4 qui s'ouvre en direction axiale dans l'enceinte à étancher (côté 7). La gorge 4 possède la même surface cylindrique de symétrie que le bourrelet et l'aile axiale de la partie de maintien du manchon. Le fond arrondi de la gorge 4 est sensiblement parallèle au contour général du bourre- let. La distance axiale entre le fond de la gorge et la face tournée vers lui du rebord 2 ou aile radiale de la partie de maintien est plus petite que l'épaisseur de la plaque tubulaire 1, ce qui augmente également le pressage du bourrelet contre les surfaces d'étanchéité antagonistes. Le manchon d'étanchéité en matière synthétique selon l'invention est facile à monter et produit une étanchéité particu- lièrement bonne. Un autre avantage important est que, en ce qui concerne les dimensions des éléments à étancher, les exigences ne sont pas plus sévères qu'avec les manchons de l'art antérieur. Le manchon selon l'invention n'empêche pas l'utilisation de moyens anti- corrosion supplémentaires, par exemple la disposition d'une feuille de polytétrafluoroéthylène sur la face de la plaque dirigée vers le fluide dont il s'agit d'empêcher le passage. Le manchon selon l'in- vention peut être réalisé de tout matériau désiré, mais il est préférable d'utiliser des matériaux ayant certaines propriétés plas- tiques, tel le polypropylène ou le polytétrafluoroéthylène. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Manchon d'étanchéité en matière synthétique pour étancher la fente entre une plaque de maintien d'un ou de plusieurs tubes, en particulier une plaque dite tubulaire pour un faisceau de tubes, et un tube monté dans cette plaque, ce manchon étant formé d'une partie de maintien qui possède un profil angulaire en coupe longitudinale et est appliquée contre la plaque, ainsi que d'un bour- relet circonférentiel qui est d'un seul tenant avec la partie de maintien, est situé du côté du fluide dont il s'agit d'empêcher le passage et est appliqué avec prétension contre la plaque et contre le tube, caractérisé en ce que le bourrelet (3) possède un profil circulaire d'une étendue radiale correspondant à 1,1 à 1,6 fois la largeur de la fente à étancher, que la portion ou aile orientée axialement de la partie de maintien du manchon (6) est disposée symé- triquement par rapport au bourrelet (3) et que la distance entre la ligne médiane du bourrelet (3) et la face de la partie de maintien tournée vers le bourrelet (3) et orientée radialement est 1,1 à 1,3 fois plus grande que l'épaisseur de la plaque (1). 2 - Manchon d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet possède une gorge annulaire (4) s'ouvrant-axialement et disposée symétriquement par rapport à la ligne médiane du bourrelet (3) et en ce que la distance entre le fond de cette gorge et la face radiale côté bourrelet (3) de la partie de maintien est inférieure à l'épaisseur de la plaque (1). 3 - Manchon d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond de la gorge (4) possède un profil arrondi qui est sensiblement parallèle au contour général du bourrelet (3). 4 - Manchon d'étanchéité selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la largeur de la gorge (4) correspond à 0,4 à 0,5 fois l'étendue radiale du bourrelet (3).