Brevet FR2524109A1 — publié le 19830930

2-5 g 41 09 Tube plissé. La présente invention concerne un tube plissé pour fluides liquides ou gazeux, composé d'un corps métallique monobloc et de plis successifs concentriques à l'axe du tube qui pré- sentent, dans la partie radiale comprise entre la base et le sommet du pli, une fente circulaire formée par leurs deux flancs contigus. Sur les tubes connus de ce genre (DE-AS 29 48 065), les plis externes ont en coupe la forme d'un J L A la basede cet C L, la fente circulaire est formée à l'endroit o les deux flancs de chaque pli externe joignent le pli interne à la base du pli Cette fente circulaire est une fente radiale La base de chaque pli formant un cône'aplati de même sens,elle présente un rétrécissement pratiquement tronconique par rapport à un côté axial Cette conformation doit permettre au fluide de passer le long des fentes circulaires sans pro- voquer de bruits ou vibrations dans les plis Dans le sens radial, la fente circulaire est ouverte par rapport à l'in- térieur du pli, même si la laraeur de fente est la plus fai- ble possible Cette largeur se nudifie sous l'effet d'une sollicitation mécanique du tube Sous une contraintede traction, les plis s'étirent dans le sens de l'axe, et la largeur de la fente augmente; des mouvements angulaires et/ou latéraux du tube plissé ont également pour conséquence des fentes circulaires variables, s'ouvrant par rapport au rayon, dont la largeur est pratiquement impossible à maîtriser Le fluide peut pé- nétrer dans les plis suivant un sens radial et entrer en résonance dans le pli externe, provoquant des phénomènes de bruits et vi- brations inopportuns Un autre inconvénient est dû au fait que, par suite du rétrécissement tronconique des plis in- ternes dans un sens axial du tube, il n'est possible de faire passer le fluide que dans le sens de ce rétrécisse- ment Dans le sens contraire, les arcs de transition entre la base du pli tronconique et et la base d' l'oméga de chaque pli externe forment des pointes orientées à contre- courant, qui engendrent des tourbillons et provoquent une introduction irrationnelle du fluide à l'intérieur des plis par les fentes radiales Il en résulte des vibrations ou bruits inopportuns, qui peuvent réduire considérablement la durée de vie du tube Ces tubes plissés ont en outre cette particularité désagréable de se transformer en générateurs acoustiques qui, lorsqu'ils sont animés de vibrations par des coups internes ou externes, font entrer en r-ésonance le volume d'air relativement important qu'ils contiennent, produisant un son assez clair avec un effet de réverbé- ration relativement long, analogue à celui d'une cloche. La présente invention vise à créer un tube plissé de ce type, exempt de ces inconvénients Ce tube plissé doit être conçu de façon à ce que la forme particulière des fen- tes circulaires permette au fluide de passer le long de ces dernières sans pénétrer à l'intérieur du pli externe, cet avantage étant si possible maintenu pour des mouvements axiaux, angulaires ou latéraux du tube plissé, et la possi- bilité d'une résonnance d'un volume introduit à l'intérieur de chaque pli externe étant donc totalement exclue Le tube plissé doit en outre être conçu de façon à ne pas imposer au fluide un sens de passage axial défini, mais à être in- dépendant et à pouvoir être'utilisé indépendamment d'un sens prescrit En cas de passage dans les deux sens, l'in- troduction dans chaque pli du fluide dirigé dans le tube et la formation d'un tourbillon doivent être interdites en a- mont même de chaque fente circulaire, de telle sorte que le fluide ne puisse pas arriver au niveau de cette fente Le tube plissé doit être parallèlement conçu,sans coût supplé- mentaire, de façon à perdre sa propriété de corps résonnant à la manière d'une cloche, avec un effet de réverbération relativement long, ou du moins à avoir cette propriété fortement réduite, et à ne pas jouer le rôle gênant de générateur acoustique, lorsqu'il estscumis à des vibra- tions. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, cha- que fente circulaire est une fente axiale formée, avec une largeur théorique égale à zéro, entre deux parois circulaires concentriques et télescopiques dans le sens de l'axe, dont l'une, externe et de plus grand diamè- tre, repose sur l'autre, interne, avec une possibilité de glissement axial des deux parois, cette fente obturant to- talement la partie interne du pli externe par rapport à l'in- térieur du tube Le fluide dirigé dans le tube plissé est donc pratiquement arrêté par un joint à labyrinthe avec une triple dérivation obligatoire, lorsqu'il risque de pénétrer dans chaque pli Des espaces radiaux sont à cet égard pré- vus entre les deux extrémités axiales de chaque fente et la partie interne restante de chaque pli Cet arrêt com- parable à un labyrinthe interdit d'ores et déjà au fluide dirigé dans le tube plissé de pénétrer à l'intérieur des plis externes et d'y résonner Les phénomènes inopportuns de bruits et de vibrations, qui se produiraient sans cette mesure, sont donc éliminés Un autre avantage réside dans le fait qu'un mouvement axial du tube plissé n'entraîne aucune modifi- cation de la largeur de chaque fente axiale Que le tube plissé soit soumis à une extension ou à une compression axia- le, les parois circulaires limitant ces fentes gardent leur alignement axial et parallèle Cet alignement est en outre assuré pour des mouvements angulaires ou latéraux du tube plissé, du moins très largement en fonction de la contrainte. En cas de contraintes et de mouvements correspondants du tu- be plissé, cette mesure interdit donc également toute varia- tion de largeur des fentes circulaires, toute augmentation notamment, et par conséquent toute pénétration du fluide à l'intérieur de chaque pli externe, avec les inconvénients correspondants Un autre avantage présenté par cette forme du tube plissé réside dans le fait que le sens de passa- ge du fluide reste libre Le montage en est facilité, au- cune position prédéfinie ne devant être respectée Cet avantage est particulièrement important pour le montage sur les conduites d'échappement des véhicules automobiles, ces conduites étant soumises à des conditions de charge varia- bles, plus ou moins importantes Suivant le régime, le sens de passage du fluide dans le tube plissé est modifié, sans qu'il soit possible d'agir de-l'extérieur L'indépen- dance du sens de passage est donc un avantage particuliè- rement important pour une telle utilisation du tube plissé. Les fentes circulaires étant des fentes axiales, les espaces prévus à la base du pli et débouchant à l'intérieur du tube peuvent être relativement faibles dans les sens axial et radial, de telle sorte que toute formation de tourbillons y est pratiquement exclue, quel que soit le sens de passage du fluide dans le tube plissé Ces fentes axiales présen- tent encore un autre avantage Les parois circulaires de chaque pli qui limitent ces fentes avec un alignement axial reposent, théoriquement du moins, l'une sur l'autre, et par conséquent se recouvrent Par rapport aux tubes connus de ce type, le tube plissé perd donc sa propriété de corps sonore résonnant, comme une cloche, avec un effet de réver- bération relativement long, et ne joue pas le rôle gênant de générateur acoustique lorsqu'il est soumis à des vibra- tions Il est évident que cet avantage est obtenu sans frais supplémentaire de matériel ou de réalisation Le fait que les parois circulaires de forme cylindrique soient comprimées l'une sur l'autre par une précontrainte radiale permet d'ob- tenir une largeur de fente radiale égale à zéro Chaque fen- te radiale est en outre relativement distante de l'inté- rieur du tube, ce qui s'oppose encore à une éventuelle in- troduction du fluide. D'autres améliorations sont précisées dans les revendications 2 9. Il va de soi que l'ensemble du tube plissé et des parois formant les différents plis se compose d'une pièce métalli- que monobloc ainsi mise en forme Les différents plis peu- vent être parallèles entre eux dans des plans diamétrale- ment opposés, ou être hélicoldaux, c'est-à-dire obliques par rapport à l'axe du tube. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de construction représenté sur le dessin annexé. Ce dessin correspond à une vue latérale schématique d'un tube plissé, vu partiellement en coupe axiale. Sous la forme représentée, le tube plissé 10, pièce du commerce complète, est fabriquée en métal, en acier au chro- me-nickel de haute qualité, par exemple Il se compose d'un corps monobloc et d'un certain nombre de plis 11, concen- triques par rapport à l'axe du tube 12 et séparés par des distances axiales égales Les plis 11 représentés sur le dessin sont parallèles et se situent dans des plans diamé- tralement opposés, mais ils peuvent aussi bien être héli- coidaux, c'est-à-dire obliques par rapport à l'axe 12. Chaque pli 11 comporte une base 13 à son extrémité radiale interne et un sommet 15 sur la partie radiale du pli ex- terne 14 Entre la base 13 et le sommet 15, une fente circu- laire radiale est prévue entre deux flancs contigus formés par les parois circulaires et concentriques 16, 17, cette fente ayant la forme particulière d'une fente axiale 18. Cette fente axiale 18 ayant une largeur théorique égale à zéro, elle n'est pas représentée sous forme de fente sur le dessin Elle ferme parprincipe totalement l'intérieur du pli externe 14 par rapport à l'intérieur du tube 19 La paroi cir- culaire externe 16 a un diamètre légèrement supérieur à celui de la paroi circulaire interne 17 La paroi 16 repose sur la paroi interne 17 avec un glissement axial relatif de ces deux parois, la fente axiale 18 gardant une largeur thé- orique égale à zéro Lorsque le tube plissé 10 est soumis à des forces, axiales notamment, ou à des contraintes an- gulaires et latérales, les deux parois circulaires 16 et 17 ont un emboîtement télescopique dans le sens de l'axe tel que, suivant la contrainte et la déformation, la fente axiale 18 garde une largeur théorique nulle, et que l'in- térieur du pli externe 14 ne puisse pas communiquer avec l'intérieur du tube 19. Les bases 13 de chaque pli 11 ont une forme pratiquement cylindrique, ainsi que les parois circulaires adjacentes 16, 17. La fente axiale 18 et les parois circulaires 16 et 17 qui la limitent ou la réduisent à zéro sont situées sur un cer- cle concentrique à l'axe 12, dont le diamètre est supérieur à celui de la base du pli 13 La fente axiale 18 se situe à un tiers de la hauteur totale du pli h, mesurée de la ba- se 13 au sommet 15 Comme le montre le dessin, chaque fente axiale 18 présente un déport axial, vers la droite dans le cas présent, par rapport à la base 13 de chaque pli 11. Par rapport à cette même base 13, le pli externe 14 pré- sente également un déport axial, vers la droite d'après le dessin Ce même pli 14 a une orientation essentielle- ment radiale par rapport à la base 13 La partie du pli externe 14 qui relie, avec un départ axial vers la droite, l'extrémité correspondante de la fente axiale 18, est cons- tituée par deux parois 20, 21, juxtaposées par rapport à 1 ' axe Ces parois 20, 21 se situent dans des plans diamétra- lement opposés Sur leur rebord radial externe, ces deux parois 20, 21 sont reliées par le sommet arqué 15. Sur le dessin, chaque pli Il présente donc la base 13 à gau- che de la fente axiale 18, et le pli externe 14 déporté vers la droite par rapport à cette même fente 18, dont il rejoint l'extrémité droite suivant le même rayon Un espace circu- laire radial 22 ouvert sur l'intérieur du tube 19, est pré- vu à l'extrémité axiale gauche de la fente 18 opposée au pli externe 14 correspondant La largeur axiale et la pro- fondeur radiale de cet espace 22 étant les plus faibles possible, tout tourbillonnement du fluide traversant le tube 10 dans l'un ou l'autre sens est pratiquement évité dans cette zone L'avantage fondamental de cette forme de construction est que le tube plissé 10 est indépendant du sens de passage du fluide Ce dernier peut donc être diri- gé dans le tube 10 vers la gauche ou vers la droite La largeur axiale de l'espace radial 22 est inférieure ou é- gale à la largeur axiale du pli externe opposé 14, déporté vers la droite, c'est-à-dire à la distance séparant les deux parois 20, 21 Sous une contrainte axiale du tube plissé , les parois cylindriques 16, 17 limitant la fente cir- culaire 18 ont un emboîtement télescopique Les parois qui déterminent la largeur axiale de l'espace circulaire 22 se rapprochent alors l'une de l'autre par rapport à l'axe du tube, jusqu'à venir buter l'une contre l'autre Les parois ,21, limitant le pli externe 14 par rapport à l'axe, se rapprochent également Dans ce mouvement, la fente axiale 18, théoriquement égale à zéro, ne varie pas, et reste donc fer- mée par suite de l'emboîtement télescopique des parois cir- culaires 16 et 17, dû à leur forme cylindrique. La limite axiale de l'espace circulaire 22 est définie par les parois cintrées 23 et 24 La paroi circulaire externe 16 prolonge l'extrémité axiale droite, d'après le dessin, de la paroi cintrée gauche 23, la paroi circulaire inter- ne 17 prolongeant l'extrémité axiale de la paroi cintrée droite 24 L'autre extrémité axiale de la paroi 23, gauche d'après le dessin, rejoint la base du pli 13 correspondante, la paroi 24, droite suivant ce même dessin, s'incurve de 1800 vers la droite, présentant pratiquement la forme d'une épingle, et rejoint la base du pli 13, à droite sur le dessin, du pli suivant 11. L'observation d'un pli Il en coupe axiale permet de cons- tater que, par suite de la forme décrite, les deux parois formant un pli 11 de la base 13 au sommet 15 ont pratique- ment un profil échelonné, les échelons étant situés à la même hauteur Ces échelons sont formés par les deux parois circulaires adjacentes 16, 17, et repoussés l'un sur l'autre dans le sens de l'axe, de telle sorte que les parois 16 et 17 se recouvrent en se superposant,du moins partielle- ment, et maintiennent une largeur théorique nulle de la fente axiale 18. La largeur de la fente axiale 18 restant théoriquement égale à zéro par suite des parois circulaires 16, 17 adjacentes et télescopiques, il est impossible au fluide passant à l'intérieur du tube 19 de pénétrer dans le pli externe 14 à partir de l'espace circulaire radial 22. La formation d'un tourbillon accompagnée de vibrations et de bruits gênants est évitée La durée de vie du tube plissé 10 en est augmentée Le fait que l'intérieur du pli exter- ne 14 reste fermé par rapport à l'intérieur du tube 19, lorsque le tube plissé 10 est soumis à une contrainte axiale et cède dans la zone du pli 11, constitue un avantage par- ticulier Même dans ce dernier cas, les parois circulaires 16 et 17 restent contiguës, sans ouverture de la fente axiale 18 Elles ont un glissement télescopique dans le sens de l'axe, sans que la fente ne soit agrandie Les espaces cir- culaires radiaux 22, ouverts vers l'intérieur du tube 19, étant de dimensions axiale et radiale minimales, tout tourbillonnement du fluide est également évité à cet endroit. Par ailleurs, avec une contrainte axiale du tube plissé et un emboîtement télescopique, la largeur axiale des espaces circulaires 22 diminue encore Un autre avantage essentiel réside dans le fait que le tube plissé 10 est indépendant du sens axial d'écoulement du fluide Le com- portement décrit reste le même pour les deux sens de passa- ge Un autre avantage constaté et dû aux parois circu- laires et contiguës 16 et 17 réside dans le fait que le son solide est entièrement supprimé, ou du moins réduit à un minimum. Revendications. 1 Tube plissé pour fluides liquides ou gazeux, composé d'un corps métallique monobloc et de plis ( 11) successifs con- centriques à l'axe du tube ( 12) qui présentent, dans la par- tie radiale comprise entre la base ( 13) et le sommet ( 15) du pli, une fente circulaire formée par deux flancs contigus de chaque pli ( 11), caractérisé en ce que chaque fente cir- culaire est une fente axiale ( 18) formée, avec une largeur théorique égale à zéro, entre deux parois circulaires ( 16, 17) concentriques et télescopiques dans le sens de l'axe, dont l'une ( 16), externe et de plus grand diamètre, re- pose sur l'autre ( 17), interne, avec une possibilité de glissement axial des deux parois ( 16, 17), cette fente ob- turant totalement la partie interne du pli externe ( 14) par rapport à l'intérieur du tube ( 19). 2 Tube plissé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fente axiale ( 18) se situe pratiquement au tiers de la hauteur totale du pli (h), mesurée de la base ( 13) au sommet ( 15). 3 Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fente axiale ( 18) présente un déport axial par rapport à la base ( 13) de chaque pli ( 11). 4 Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque pli externe ( 14) présente un déport axial par rapport à la fente ( 18), dont il forme un prolongement ra- dial externe. Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fente axiale ( 18) se prolonge, dans le sens axial opposé au pli externe ( 14) correspondant, par un espace cir- culaire radial ( 22), ouvert vers l'intérieur du tube ( 19), et dont la largeur axiale et la profondeur radiale sont les plus faibles possible, la largeur axiale étant inférieure ou égale à la largeur axiale du pli externe ( 14) opposé et déporté par rapport à l'axe. 6 Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie du pli externe ( 14),reliant avec un déport axial un côté de la fente axiale ( 18), est constituée par deux parois axiales juxtaposées ( 20, 21) , situées dans des plans parallèles diamétralement opposés et reliées sur leur bord radial externe par le sommet arqué ( 15). 7 Tube plissé selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque espace circulaire radial ( 22), prolongeant la fente axiale ( 18) sur un côté, est limité par rapport à l'axe par les parois cintrées ( 23, 24), dont une extrémité axia- le prolonge une paroi circulaire correspondante ( 16 ou 17). de ce pli ( 11), l'autre extrémité axiale prolongeant la base du pli ( 13) qui relie les deux côtés axiaux. 8 Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base ( 13) et les parois circulaires adjacentes ( 16, 17) de chaque pli ( 11) ont une forme pratiquement cylin- drique. 9 Tube plissé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parois,formant un pli ( 11) de la base ( 13) au sommet ( 15), ont en coupe axiale une forme échelonnée, les échelons se situant à la même hauteur, étant formés par les deux parois circulaires adjacentes ( 16, 17) et re- poussés l'un sur l'autre dans le sens axial.