Brevet FR2609426A1 — publié le 19880715

PROCEDE DE REALISATION D'UNE ENCEINTE FERMEE TRAVERSEE DE FACON ETANCHE EN AU MOINS UN POINT ET APPLICATION A LA REALISATION DES ECHANGEURS THERMIQUES La présente invention concerne les procédés de réalisation des enceintes fermées dont la paroi est traversée en au moins un point par un élément solide, et visant plus particulièrement les échangeurs thermiques. Dans de nombreux domaines techniques, il est nécessaire de réaliser des enceintes fermées étanches mais dont la paroi doit être traversée par des éléments solides comme, par exemple, des tuyauteries. Or, il n'est pas toujours facile de pouvoir usiner, fabriquer, couler de telles enceintes en une seule fois. Pour arriver à ce résultat, il est souvent nécessaire de réaliser ces enceintes en deux parties qu'il faut ensuite réunir. Toutes ces opérations sont longues, ce qui contribue à l'augmentation du prix de revient de ces enceintes. De plus, leurs nombreuses surfaces d'étanchéité sont sources de fuites possibles, et fréquentes. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de tendre à pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus et de mettre en oeuvre un procédé de réalisation d'une enceinte fermée dont la paroi est traversée de façon étanche en au moins un point, permettant de réduire sérieusement le prix de revient de la fabrication d'une telle enceinte et de mettre en oeuvre des techniques et des produits qu'il était presque impossible d'utiliser dans les procédés antérieurs. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une enceinte fermée traversée de façon étanche en au moins un point par un élément solide, caractérisé par le fait qu'il consiste - à réaliser sur ledit élément solide, à proximité de l'endroit devant traverser ladite enceinte, un épaulement continu entourant ledit élément, ledit épaulement étant situé en une position dudit élément apte à se trouver à l'intérieur de ladite enceinte, lorsqu'elle est réalisée, - à disposer autour dudit élément, et sensiblement contre ledit épaulement, un joint élastique, du côté de la paroi de ladite enceinte quand elle est réalisée, - à réaliser au moins un point d'appui solidaire dudit élément en un deuxième endroit apte à se situer sensiblement à proximité d'une partie de la surface intérieure de ladite enceinte quand elle est réalisée, opposée à celle devant être traversée par ledit élément solide, - à mouler la paroi de ladite enceinte en un matériau ayant un coefficient de rétreint important, ladite paroi étant moulée de façon qu'elle passe d'une part sensiblement à proximité dudit point d'appui et d'autre part autour dudit élément solide de façon qu'elle entoure ledit élément solide et qu'elle soit située à proximité du côté dudit joint opposé à celui tourné vers ledit épaulement, - à solidifier ladite paroi, et - à exercer sur la portion de ladite paroi entourant ledit élément une force de pression pour pincer ledit joint entre ledit épaulement et la surface intérieure de ladite paroi de ladite enceinte. La présente invention a aussi pour objet un procédé de réalisation d'une enceinte pour échangeur thermique. La présente invention a aussi pour objet les enceintes réalisées selon le procédé selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitat f, dans lesquels - les Figures 1 A à 1E représentent les différentes étapes de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention pour réaliser une enceinte fermée traversée par un élément solide, - les Figures 2A et 2B représentent deux étapes dans la fabrication, à titre d'application, d'une enceinte constituant un échangeur thermique. En revenant plus particulièrement aux Figures 1A à 1E, celles-ci représentent les différentes étapes dans la mise en oeuvre d'un procédé pour réaliser une enceinte fermée dont la paroi est traversée en au moins un point par un élément solide. La Figure 1A représente un élément solide 1 comme, par exemple, une tige de fer ou une tubulure, etc... qui doit traverser de façon étanche la paroi d'une enceinte fermée. Pour obtenir cette étanchéité, sur cet élément solide 1 et à proximité 3 de la portion 2 de l'élément solide qui doit traverser l'enceinte, est formé un épaulement 4 de forme continue entourant complètement l'élément solide 1, et avantageusement suivant une ligne de contact 5 étanche. Cet épaulement 4 est situé sur l'élément 1 de façon que, lorsque la paroi de l'enceinte sera réalisée, il se trouve à l'intérieur de celle-ci. Quand l'épaulement est terminé, on réalise un joint d'étanchéité 6 fermé que l'on dispose contre, ou à proximité, de l'épaulement 4, et en entourant, au contact, la surface latérale extérieure 7 de l'élément 1. Ce joint 6 est sensiblement situé entre les points 2 et 3 définis ci-dessus. L'extrémité 8 de l'élément solide 1 qui doit se trouver à l'intérieur de l'enceinte porte un corps de prolongement 9 définissant un point d'appui 10 situé à proximité d'une partie de la surface intérieure de l'enceinte opposée à celle devant être traversée par l'élément solide en son point 2. Quand les différents moyens décrits ci-dessus sont tous réalisés comme représenté sur la Figure 1 B, on dispose un moule 20 agencé par rapport à l'élément 1 pour obtenir une paroi d'enceinte de forme et d'emplacement désirés. Le matériau de moulage est introduit dans le moule 20, avantageusement coulé, par exemple, par rotomoulage, pour obtenir sur la surface intérieure 21 du moule 20 la paroi 22 qui est, dans la forme représentée sur la Figure 1 C, celle obtenue quand le matériau vient d'être coulé à chaud. Dans cette position, les parties 23 et 24 de la paroi 22 qui doit être traversée par l'élément 1 au niveau de la partie 23 sont respectivement distantes du joint 6 et du point d'appui 10 d'une valeur prédéterminée. En effet, ces valeurs sont prédéterminées pour que, lors du rétreint du matériau de moulage pendant son refroidissement et sa solidification complète, ces deux parties 23 et 24 de la paroi 22 viennent au contact, respectivement et sans pression excessive, du joint 6 et du point d'appui 10. Le résultat de ce rétreint est illustré sur la Figure 1D où l'on voit que la paroi 22 solidifiée s'est réduite dans toutes ses dimensions en se désolidarisant de la surface intérieure 21 du moule 20. Le moule 20 est alors enlevé (Figure lE), la partie 23 de la paroi de l'enceinte étant en contact du joint 6 et la partie 24 s'appuyant contre le point d'appui 10. Il est alors possible d'exercer des forces de pression 25 pour maintenir la partie 23 contre le joint 6. Le point d'appui 10 exerçant une force de contre-réaction sur la paroi de l'enceinte, ces forces de pression 25 permettent de créer une légère déformation de la partie 23 de la paroi de l'enceinte qui écrase ainsi le joint 6 pour assurer l'étanchéité au niveau de la section de passage 26 entre l'élément solide 1 et la paroi 22. Les moyens pour exercer ces forces de pression peuvent être de toutes formes. Il en sera donné un exemple au cours de la description d'une application particulière de l'invention, donnée en regard des Figures 2A et 2B. Le procédé décrit ci-dessus permet donc de réaliser des enceintes fermées dont la paroi doit être traversée de façon étanche par des éléments solides, sans avoir à la percer après sa réalisation, par exemple par moulage. Ce procédé est également très avantageux pour le cas où les enceintes doivent être aptes à contenir des enveloppes dont la section transversale est nettement plus importante que celle du conduit traversant la reliant au milieu extérieur à l'enceinte. Les Figures 2A et 2B représentent un exemple de la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus dans le cas d'une application à la réalisation d'un échangeur thermique, notamment destiné à être associé à des capteurs solaires. On sait qu'un échangeur thermique est constitué d'une enceinte étanche traversée de part en part par un premier conduit, en un point par un deuxième conduit d'amenée de fluide, et en un autre point par un troisième conduit d'évacuation de fluide, ces deux deuxième et troisième conduits permettent de relier l'intérieur de l'enceinte étanche avec l'extérieur. Pour réaliser un tel échangeur, on place le premier conduit 30 avec ses deux extrémités traversantes 31 et 32 comportant des collerettes d'épaulement continues 33 et 34 situées à proximité des endroits où ces deux extrémités doivent traverser la paroi de l'enceinte, et de telle façon que les collerettes soient situées à l'intérieur de l'enceinte terminée. Entre ces deux collerettes, le conduit 30 comporte généralement une partie 36 de nettement plus grande section transversale que les extrémités 31, 32, et qui constituez en fa t, le radiateur thermique servant à l'échange des calories avec un fluide qui est à son contact. Contre ses collerettes 33 et 34, sont disposés des joints d'étanchéité 37 et 38. Chaque joint entoure au contact une collerette et la paroi latérale- 39, 40 d'une extrémité 31, 32 et il est disposé pour se trouver à l'intérieur de l'enceinte terminée, coincé entre la surface intérieure de l'enceinte et la collerette. Chacun des deux conduits d'amenée et d'évacuation de fluide est réalisé aussi avec une collerette l'entourant et un joint disposé pour être du côté de la partie devant se trouver à l'intérieur de l'enceinte. Ces deux conduits 50, 51, avec leurs collerette et joint respectifs, sont solidarisés par des liens démontables 53 à la partie médiane du premier conduit, et avantageusement du radiateur 36 défini ci-dessus, afin de leur faire prendre un minimum de place pour pouvoir réaliser le moulage de l'enceinte sans encombre. Quand les trois conduits sont agencés comme représenté sur la Figure 2A, on effectue le moulage de l'enceinte 60 de la même façon que décrit en regard des Figures 1 C et 1 D. Au rétreint de la matière, quand elle est complètement refroidie et solidifiée, les deux extrémités 61 et 62 de la paroi de l'enceinte viennnent au contact des deux joints 37 et 38, les actions et réactions des pressions sur les joints s'exerçant respectivement sur les deux collerettes 33 et 34 de la même façon que décrit ci-avant. Cependant, dans ce cas, les deux extrémités 31, 32 du conduit 30 sont filetées et, au moment du moulage sont recouvertes d'un manchon 70, 71, pour éviter que le produit de moulage ne vienne se déposer dans les filets du filetage. Quand l'enceinte 60 complètement formée et refroidie a pris la forme représentée sur la Figure 2A, les deux manchons 70 et 71 sont enlevées, par exemple par dévissage, et, à la place, sont positionnés des écrous 80, 81, comme représenté sur la Figure 2B. Ces deux écrous sont suffisamment vissés pour venir légèrement déformer la paroi des deux parties 61 et 62, jusqu a ce qu'elles viennent écraser les deux joints et assurer l'étanchéité entre la collerette, la surface latérale 39, 40 des deux extrémités 31, 32, et la surface intérieure 64 de l'enceinte 60. Ensuite, les deux orifices 90, 91 sont percés suivant les axes 92 et 93 et d'un diamètre légèrement supérieur à celui, respectivement, des deuxième 50 et troisième 51 conduits liés au premier par les liens 53. Quand ces deux orifices sont réalisés, par tous moyens, les liens destructibles sont cassés et les deux extrémités 54, 55 des deux conduits 50, 51 sont sorties de l'enceinte jusqu'à ce que les deux joints 56 et 57 soient au contact de la surface intérieure 64 de l'enceinte. Les deux extrémités 54, 55 étant filetées, deux écrous 94, 95 y sont vissés. Des forces de traction sont alors exercées sur ces extrémités 54, 55 jusqu'à venir légèrement écraser les deux joints 56, 57 contre les deux collerettes 58, 59 définies ci-dessus solidaires des conduits 50 et 51 et qui sont donc entraînées dans la même traction que les extrémités 54, 55. On voit donc que le procédé décrit ci-dessus permet de ne percer l'enceinte que de quatre orifices de faible diamètre, bien qu'elle enferme des éléments de grandes dimensions comme le radiateur 36 et les différentes collerettes 33, 34, 58, 59. De plus, en liant les deux conduits 50, 51 au radiateur 36 pendant la réalisation de l'enceinte 60, on peut utiliser une technique de rotomoulage, avec éventuellement un renforcement d'enroulement d'un bobinage de fibres de différente nature, en faisant tourner l'enceinte autour d'un axe passant sensiblement par le premier conduit 30 et en donnant à celle-ci une forme de révolution autour de cet axe, sans être gêné par les deux extrémités 54 et 55 si elles étaient émergentes comme lorsqu'elles le sont quand l'échangeur thermique est complètement terminé, comme représenté partiellement en coupe et en écorché sur la Figure 2B. En fait, sur la Figure 2B, est représenté l'échangeur thermique réalisé par le procédé selon l'invention. Le conduit 30 permet le passage d'un fluide chaud provenant, par exemple d'un capteur solaire. Ce fluide s'écoule dans le radiateur 36 dont il chauffe la paroi qui transmet elle-même des calories à un fluide secondaire 100 arrivé par le conduit d'amenée 50 dans le fond de l'enceinte 60, et qui ressort par l'orifice d'entrée du conduit d'évacuation 51 situé dans le haut de l'enceinte. Le fluide secondaire ainsi chauffé peut alors lui-même servir au chauffage d'une habitation, à l'alimentation en eau chaude d'un circuit domestique, etc... REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une enceinte fermée dont la paroi est traversée de façon étanche en au moins un point par élément solide, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il consiste - à réaliser sur ledit élément solide (1, 30), à proximité de l'endroit (2, 31, 32) devant traverser ladite paroi (23, 61, 62), un épaulement continu (4, 33, 34) entourant ledit élément, ledit épaulement étant situé en une position (3) dudit élément apte à se trouver à l'intérieur de ladite enceinte lorsqu'elle est réalisée, - à disposer autour dudit élément, et sensiblement contre ledit épaulement, un joint élastique (6, 37, 38), du côté de la paroi de ladite enceinte quand elle est réalisée, - à réaliser au moins un point d'appui (9, 10, 33, 34) solidaire dudit élément en un deuxième endroit apte à se situer sensiblement à proximité d'une partie (24, 61, 62) de la surface intérieure (22, 64) de ladite enceinte quand elle est réalisée, opposée à celle devant être traversée par ledit élément solide, - à mouler la paroi de ladite enceinte en un matériau ayant un coefficient de rétreint important, ladite paroi étant moulée de façon qu'elle passe d'une part sensiblement à proximité dudit point d'appui et d'autre part autour dudit élément solide de façon qu'elle entoure ledit élément solide et qu'elle soit située à proximité du côté dudit joint opposé à celui tourné vers ledit épaulement, - à solidifier ladite paroi, et - à exercer sur la portion de ladite paroi entourant ledit élément une force de pression (25, 80, 81) pour pincer ledit joint entre ledit épaulement et la surface intérieure de ladite paroi de ladite enceinte. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit moulage de ladite paroi est effectué par rotomoulage. 3. Procédé de réalisation d'un échangeur thermique à titre d'application du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, ledit échangeur thermique comprenant une enceinte fermée (60)., un premier conduit (30) traversant de part en part ladite enceinte, un deuxième conduit (50) d'amenée de fluide, un troisième conduit (51) d'évacuation de fluide, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il consiste - à réaliser sur ledit premier conduit, à proximité des endroits devant traverser ladite enceinte, un épaulement continu (33, 34) entourant ledit premier conduit, lesdits deux épaulements étant situés en une position dudit conduit apte à se trouver à l'intérieur de ladite enceinte lorsqu'elle est réalisée, - à disposer autour dudit conduit et sensiblement contre lesdits épaulements un joint élastique (37, 38), les joints élastiques étant du côté des épaulements tourné vers la surface intérieure (64) de la paroi de l'enceinte quand elle est réalisée à une distance prédéterminée de celle-ci, - à mouler la paroi de ladite enceinte en un matériau ayant un coefficient de rétreint important, ladite paroi étant moulée de façon qu'elle passe, d'une part à proximité desdits joints et du côté opposé auxdits épaulements par rapport audit joint, et qu'elle entoure les extrémités (31, 32) dudit premier conduit (30), - à solidifier ladite paroi, et - à exercer sur les portions (61, 62) de ladite paroi entourant ledit premier conduit, respectivement deux ensembles de forces de pression opposées pour pincer lesdits joints respectivement entre lesdits épaulements et la surface intérieure de ladite paroi de l'enceinte. 4. Procédé selon la revendication 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux extrémités (31, 32) dudit premier conduit (30) sont filetées et sont protégées par des manchons (70, 71) au moment où ladite paroi de l'enceinte est coulée. 5. Procédé selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les forces de pression opposées sont fournies par deux écrous (80, 81) vissés, respectivement aux deux extrémités dudit premier conduit. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux dits deuxième (50) et troisième (51) conduits sont liés (53) audit premier conduit (30) à un endroit (36) situé entre les deux dits épaulements (33, 34). 7. Procédé selon la revendication 6, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE, lorsque ladite enceinte est formée, deux orifices (90, 91) sont réalisés et les deux deuxième (50) et troisième (51) conduits sont déliés dudit premier conduit et respectivement fixés dans les deux dits orifices. 8. Procédé selon la revendication 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux dits deuxième et troisième conduits sont fixés dans lesdits deux orifices au moyen de collerettes (58, 59) et d'écrous (94, 95) emprisonnant un joint (56, 57) d'étanchéité élastique et le bord desdits orifices. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit moulage est obtenu par rotomoulage. 10. Procédé selon l'une des revendications 3 à 9, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il consiste à renforcer ladite paroi moulée par un enroulement de fibres .