Brevet FR2583302A1 — publié le 19861219

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'enveloppes destinées à contenir des produits pour l'élaboration d'épurateurs de gaz qui ont deux caractéristiques essentielles absence de pollution du gaz le traversant par l'atmosphère extérieure à l'épurateur en éliminant les procédés d'étanchéité composés d'éléments synthétiques (téflon, viton, élastomère, etc...), et conservation des caractéristiques du produit épurant au moment de la fabrication de l'enveloppe, par l'absence d'atmosphère gazeuse autour de l'enveloppe et du produit épurant au moment de la soudure, c'est à dire au moment de la fusion du métal. La plupart des fabricants d'épurateurs de gaz utilisent des enveloppes destinées à contenir les produits épurants qui possèdent des joints (caoutchouc, matières plastiques, élastomères, teflon, etc...) Ce mode d'assemblage des raccords à l'enveloppe ne permet pas d'obtenir un matériel absolument étanche à la pollution extérieure (par exemple 02, N2, H20, de l'air, etc...) De plus les joints peuvent être eux-mêmes une source de pollution du gaz, phénomène de dégazage, et ne permettent pas de chauffer l'épurateur à haute température. La solution pour réaliser un assemblage entre les raccords et l'enveloppe de l'épurateur qui ne comporte pas de joint est de souder ces raccords aux extrémités de l'enveloppe. Si les procédés de soudage traditionnels de pièces métalliques permettent de réaliser un assemblage étanche, ils présentent l'inconvénient de provoquer un échauffement important de l'enveloppe de l'épurateur et par conséquent de détériorer la matière épurante contenue dans l'enveloppe (absorption de l'atmosphère gazeuse sur le produit épurant au moment de la soudure et dégazage des produits déjà absorbés sur cette matière). Le procédé de fabrication des épurateurs de gaz selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient en utilisant le procédé de soudage par bombardement électronique, faisceau d'électrons, soudage par laser ou tout autre procédé similaire travaillant sous un vide poussé afin d'éviter toute contamination des produits épurants par l'atmosphère extérieure au produit épurant. La mise en oeuvre de ces techniques de soudage implique une préparation spéciale des pièces à assembler (raccords et enveloppe). En effet ces procédés de soudage n'utilisent pas de métaux d'apport et réalisent un soudage autogène sous vide. Les soudures réalisées dans ces conditions sont saines. La fusion étant très localisée, les déformations de retrait sont très faibles et l'échauffement de l'enveloppe de l'épurateur est pratiquement négligeable, dans ces conditions, la matière épurante contenue dans l'enve- loppe n'est pas détériorée, d'une part car l'échauffement est très localisé et d'autre part il y a absence d'atmosphère autour de cette matière de part la technique de soudure utilisée.De ce fait, un éventuel dégazage de la matière épurante ne viendra détériorer la qualité de la soudure, celle-ci étant réalisée sous vide contrairement au procédé traditionnel où la soudure présente de nombreuses boursouflures et un aspect noirci lié au dégazage et à l'oxydation par les gaz inclus dans les produits épurants (02,N2,H20, etc...) Selon une forme de réalisation préférentielle, l'épurateur est constitué d'une enveloppe cylindrique et de deux raccords soudés à ses extrémités. L'enveloppe et les raccords sont métalliques. Les diamètres de l'enveloppe et des raccords à souder doivent être identiques. La figure 1 représente le plan d'un épurateur de gaz fabriqué suivant le procédé décrit dans la présente invention. La figure 2 représente le détail d'une extrémité de l'épurateur fabriqué suivant le procédé décrit dans la présente invention et montre en particulier les particularités des pièces soudées par bombardement électronique (ou tout autre procédé similaire). L'épurateur de gaz représenté sur la figure 1 comporte une enveloppe (1) en acier inoxydable ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 15 mm et une longueur d'environ 250 mm. Aux extrémités de cette enveloppe cylindrique sont soudés des raccords (2) en acier inoxydable également fermés par des bouchons pleins (3) vissés sur les raccords. Le soudage du raccord sur l'enveloppe par bombardement électronique provoque la formation d'un joint (4) continu et étanche. Des filtres en acier inoxydable fritté (5) maintiennent la matière épurante (6) à l'intérieur de l'enveloppe. Le détail de l'extrémité de l'épurateur représenté sur la figure 2 permet de distinguer l'épaulement (7) usiné à l'intérieur de l'enve loppe (1) qui constitue un logement pour le filtre (5). Une façon de réaliser l'épurateur de gaz représenté sur la figure i est la suivante. A partir d'un tube inox de diamètre 15 mm, on tron çonne une longueur de 250 mm correspondant à la longueur de l'enveloppe (1). Un soin tout particulier doit être apporté à la netteté des coupes et à la propreté du tube (dégraissage notamment). On réalise ensuite un embrèvement à chaque extrémité de llenve- loppe et on met en place l'un des deux filtres en inox fritté (5). Après remplissage avec la matière épurante correspondant à l'impureté qui doit être éliminée, on met en place le deuxième filtre. Parallelement à cette fabrication, il faut préparer deux raccords inox à souder (2) sur lesquels on réalise d'une part, un usinage pour amener le diamètre extérieur exactement à la même côte que celle de l'envelop- pe (1) et d'autre part, un épaulement qui permette de faire un emmanchement en force du raccord à souder dans l'enveloppe de l'épurateur. Cet emmanchement permet de maintenir de façon suffisamment rigide les raccords et les frittés afin de transporter facilement l'épurateur au lieu de soudage sans risque de perdre de produit épurant. On amenne au contact les bords de l'enveloppe et des raccords. L'assemblage ainsi réalisé est prêt à être soudé par bombardement électronique. En effet, sans cette préparation la soudure sous vide ne serait pas possible. Pour le soudage des pièces pas bombardement électronique, on introduit celles-ci dans une enceinte dans laquelle on peut réaliser un vide de l'ordre de 10 3 mm de Hg. Quand le vide est fait, il est impor- tant d'attendre que la matière épurante (6) contenue dans l'enveloppe métallique (1) ait elle même totalement dégazé. En général, quelques minutes suffisent mais cela dépend de la taille de l'épurateur. Si cette précaution n'était pas respectée,la matière épurante continuerait à dégazer durant les opérations de soudage et ce dégazage nuirait à la qualité du cordon de soudure en provoquant des boursouflures, cette opération est donc particulièrement importante dans notre procédé. Ce procédé de fabrication est particulièrement intéressant pour la fabrication d'épurateurs de gaz de haute pureté, compatible avec les techniques les plus récentes dans l'utilisation des gaz purs, domaine de l'électronique, élaboration d'alliages de métaux non ferreux tels qu'alluminium, lithium, ou utilisation avec des gaz particulièrement agressifs ou toxiques, HCL, NH3, acide phosporique, silane, arsine, diborane, etc.. .Cette liste n'étant pas limitative. REVENDICATIONS 1) Procédé permettant de fabriquer des enveloppes métalliques contenant des produits destinés à l'épuration des gaz qui réagissent fortement aux atmosphères gazeuses extérieures lorsqu'ils sont portés à haute température. caractérise en ce que les matériaux épurants sont portés à haute température dans un vide de l'ordre de 10-3 mm de Hg ou dans une atmosphère qui ne réagit pas avec ces matériaux. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ex extrémités de l'enveloppe métallique sont pourvues de système de raccordement eux-mêmes métalliques soudés sous vide. 3) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le procédé de soudure utilise le bombardement électronique ou un plasma. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'enveloppe contient une matière épurante. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière épurante est maintenue dans l'enveloppe métallique au moyen de disques poreux perméables au gaz. 6) Procédé selon les revendications 1.2 et 3 caractérisé en ce que des raccords à souder ont été usinés à la même côte que le diamètre extérieur de l'enveloppe métallique au niveau de la soudure. 7) Procédé -selon l'une quelconque des revendications précedentes caractérisé en ce que l'embrèvement de l'extrémité de l'enveloppe métallique et l epaulement de l'extrémité du raccord à souder sont réalisés de telle sorte que l'emmanchement du raccord dans l'enveloppe soit un emmanchement serré. 8) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le procédé de soudure peut utiliser le froid.