Brevet FR2695199A1 — publié le 19940304

Echangeur de chaleur muni d'un assemblage à emboîtement L'invention se rapporte à un échangeur de cha- leur comprenant un assemblage à emboîtement entre un fond tubulaire et un réservoir d'eau en matière plasti- que, dans laquelle une bride périphérique est en prise dans une gouttière périphérique, avec une rainure d'étan- chéité dans la bride pour recevoir une languette d'étan- chéité, la paroi extérieure de la gouttière formant un organe d'encliquetage dont la mâchoire d'encliquetage coopère avec la bride. On connaît, par le DE-A 38 33 262, un échangeur de chaleur dans lequel le réservoir d'eau et le fond tu- bulaire, chacun en matière plastique, sont assemblés l'un à l'autre par un assemblage à emboîtement Cet as- 1 S semblage est composé d'une gouttière périphérique et d'une bride périphérique s'engageant dans la gouttière, la bride et la gouttière étant collées l'une à l'autre. La paroi extérieure de la gouttière forme un crochet d'encliquetage qui peut être cassé après la prise de la colle L'étanchéité est établie une languette d'étanchéi- té qui s'engage dans une rainure de la bride. Un inconvénient de cette forme de réalisation consiste en ce que pour garantir l'étanchéité nécessai- re, les parties qui entrent en prise entre elles doivent nécessairement présenter une haute précision dimension- nelle ou qu'elles exigent un assemblage collé ou deman- dent un élément d'étanchéité supplémentaire. A ceci s'ajoute le fait qu'en service, l'assem- blage à emboîtement subit l'action d'efforts thermiques et mécaniques très élevés qui peuvent provoquer un dépla- cement des éléments emboîtés l'un dans l'autre et, de ce fait, un défaut d'étanchéité. Le collage exige une dépense de travail addi- tionnelle et peut aussi déterminer une perte progressive de l'étanchéité de l'assemblage à emboîtement sous l'ef- fet du vieillissement de la colle. Les colles et garnitures d'étanchéité en caout- chouc constituent des matières additionnelles qui ac- croissent le nombre des matières et gênent considérable- ment le recyclage et l'élimination. Le but de l'invention est donc de créer un as- semblage à emboîtement du genre cité au début qui soit d'une fabrication simple et économique, dans laquelle le fond tubulaire et le réservoir d'eau soient assemblés directement l'un à l'autre, sans matériau d'étanchéité supplémentaire, et qui garantisse un assemblage étanche aux liquides. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'assemblage à emboîtement est muni, entre la bride et la gouttière, d'une denture qui engrâne transversalement à son extension longitudinale La dentu- re selon l'invention prévue entre le fond tubulaire et le réservoir d'eau s'oppose à tout déplacement relatif entre ces éléments, de sorte que l'assemblage étanche aux liquides reste conservé On est certain que, lors de l'emboîtement des éléments, la languette d'étanchéité pé- riphérie coïncidera avec la rainure d'étanchéité périphé- rique La formation d'une denture sur deux côtés parallè- les détermine donc la coïncidence entre la rainure d'étanchéité et la languette d'étanchéité des côtés per- pendiculaires à cette denture Sans cette adaptation, les éléments devraient être fabriqués avec une précision dimensionnelle considérablement augmentée. C'est ainsi qu'on choisit un multiple entier pour le rapport entre le pas de la denture et le pas des perçages de passage recevant les tubes solidaires du fond tubulaire De cette façon, on peut utiliser des ou- tils identiques dans une configuration modulaire pour fa- briquer des fonds tubulaires de différentes dimensions. La -rainure de retenue supplémentaire de la bride sert à recevoir une languette à dent de la gouttière, de sorte que, dans l'état emboîté et, en combinaison avec les au- tres parties emboîtées les unes dans les autres, on ob- tient un assemblage résistant au basculement Le réser- voir d'eau est soumis à une haute pression intérieure, il est le siège d'impulsions et tend à se gonfler, de sorte que les assemblages à emboîtement subissent l'ac- tion de forces de basculement qui tendent à déplacer les unes par rapport aux autres les parties qui sont embot- tées les unes dans les autres Ce mouvement de bascule- ment et de translation est empêché avec sécurité par la forme de réalisation selon l'invention sans exiger de collage. On utilise pour cela l'organe d'encliquetage pé- riphérique qui forme en même temps une bordure ou un cerclage de serrage et de retenue et qui, grâce à sa con- figuration fermée, serre le fond tubulaire et le réser- voir d'eau l'un contre l'autre avec sécurité. Selon l'invention, les encoches de la gouttière et de la bride présentent des profondeurs différentes, ce qui conduit à un accroissement de la résistance au ci- saillement et permet de résister à de plus grandes for- ces transversales Les cloisons du réservoir d'eau ou du vase d'expansion sont munies, à leur extrémité libre, d'un prolongement épaulé qui est engagé dans une fente du fond tubulaire à la façon d'un assemblage à rainure et languette La prise peut se faire sous la forme d'un ajustement glissant ou à serrage. La subdivision de l'échangeur de chaleur en ré- gions séparément réglables peut être réalisée d'une fa- çon connue par les cloisons. Comme autre configuration avantageuse de l'in- vention, le fond tubulaire peut être muni, soit d'une bride périphérique, soit d'une gouttière périphérique. Cette gouttière correspond au profil du réservoir d'eau et, de cette façon, deux fonds tubulaires peuvent être emboîtés l'un dans l'autre, de sorte qu'il est possible de réaliser une juxtaposition modulaire d'échangeurs de chaleur pour augmenter la puissance de transmission De même, plusieurs échangeurs de chaleur peuvent être re- liés les uns aux autres par des pièces de raccordement ajustées. L'assemblage à emboîtement selon l'invention, qui peut être fabriqué à l'aide d'équipements de fabrica- tion habituels, et il permet un montage simple, il peut aussi être avantageusement utilisé pour d'autres orga- nes, par exemple pour des vases d'expansion pour l'eau de refroidissement. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits dans la suite de façon plus détaillée en regard des dessins Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe partielle d'un assem- blage à emboîtement, prise selon la ligne I-I de la figu- re 2, la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; les figures 3 à 5 sont des coupes partielles schématiques d'exemples de réalisation d'une juxtaposi- tion de deux échangeurs de chaleur. L'échangeur de chaleur 1 représenté partielle- ment sur la figure 1 comprend un réservoir d'eau 2 en ma- tière plastique qui est assemblé à un fond tubulaire 4 en matière plastique par un assemblage à emboîtement. Les tubes 5 de l'échangeur de chaleur sont fixés d'une façon connue dans le fond tubulaire 4, dans des perçages de passage 5. Le long de son bord, le réservoir d'eau 2 est muni d'une gouttière périphérique 6 dans laquelle est disposée une languette d'étanchéité 7. Dans la gouttière 6, est engagée une bride 8 disposée, au bord extérieur du fond tubulaire 4, selon la périphérie Cette bride 8 présente une rainure d'étan- chéité 9 dans laquelle la languette d'étanchéité 5 s'en- gage à joint étanche. Parallèlement à la rainure d'étanchéité 9 s'étend, dans la face interne de la bride 8, une rainure de retenue périphérique 10 dans laquelle s'engage une languette 11 à dent disposée le long de la paroi inté- rieure de la gouttière 6. La rainure d'étanchéité 9 et la rainure de rete- nue 10, de même que les deux encoches 12 et 13 de la gouttière 6 possèdent des profondeurs différentes et sont décalées l'une par rapport à l'autre en escalier. La paroi extérieure 14 de la gouttière 6 forme un organe d'encliquetage périphérique 15 dont le crochet d'encliquetage 15 coopère avec une saillie 16 de la bri- de 8, et qui sert en même temps de cerclage de serrage et de retenue entre le fond tubulaire 4 et le réservoir d'eau 2. Comme la figure 2 le montre également, il est prévu entre la gouttière 6 et la bride 8 une denture pé- riphérique 17 et la gouttière 6 est munie, le long de sa paroi extérieure 14, de nervures 18 en dents de peigne, dirigées vers l'intérieur, qui sont engagées dans des poches 19 de la bride 8. Un chanfrein 21 prévu sur la bride 8 et un chan- frein 22 prévu sur la gouttière 6 servent à faciliter l'assemblage des éléments de l'assemblage à emboîtement 5. Pour le rapport entre le pas T 1 de la denture 17 et le pas T 2 des tubes 5 réunis au fond tubulaire 4, on a choisi un multiple entier. Comme le montre la figure 1, la cloison 23 pré- vue dans le réservoir d'eau 2 présente, à son extrémité libre, une partie épaulée, c'est-à-dire une languette 24 qui est engagée dans une rainure 25 du fond tubulaire 4. Selon le besoin, ce joint à rainure et languette peut être à ajustement glissant ou à serrage. La figure 3 montre une autre possibilité d'ap- plication de l'invention dans laquelle deux ou plus de deux échangeurs de chaleur 1, 27 peuvent être emboîtés l'un dans l'autre, selon une construction modulaire. A cet effet, le fond tubulaire 4 est muni d'une bride 8, de la façon décrite plus haut Un autre fond tu- bulaire 28 présente toutefois une gouttière 6 qui peut ainsi être assemblée à la bride 8 d'échangeurs de cha- leur 26. De cette façon, on obtient par des moyens sim- ples une juxtaposition d'échangeurs de chaleur et, ain- si, un accroissement de la capacité de transmission A la place de deux, on peut aussi mettre plusieurs échan- geurs de chaleur en série de cette façon. La figure 4 montre entre les deux réservoirs d'eau 2, un élément de raccordement 30 constituant un vase d'expansion 29 qui présente des gouttières 6 des deux côtés Dans ces gouttières, on peut embotter les brides 8 de fond tubulaire 4 qui, à leur tour, forment des parties d'échangeurs de chaleur 1. Dans la pièce de raccordement 30, sont prévues des cloisons 31 munies de perçages 32 et de joints à rai- nure et languette 24, 25 pour la jonction avec des fonds tubulaires 4, ainsi qu'une cloison intermédiaire 33 per- pendiculaire. Dans la position horizontale des échangeurs de chaleur 1, le vase d'expansion 29 déborde au-dessus des réservoirs d'eau 2 et forme ainsi des compartiments d'ex- pansion 29 ' Dans ces compartiments, débouchent les per- çages 34 d'au moins une tubulure de raccordement 35, de sorte que le vase d'expansion 29 est muni de raccords d'entrée et de sortie pour des circuits d'eau dis- tincts. En juxtaposant des échangeurs de chaleur 1 en nombre aussi grand qu'on le veut selon une configuration modulaire, on peut limiter à une faible valeur la lon- gueur des tubes 5, de sorte que leur dilatation thermi- que n'excède pas une dimension donnée et que, de cette façon, on est certain d'obtenir un assemblage de grande sécurité entre le fond tubulaire 4 et les tubes 5. La figure 5 montre la juxtaposition d'échan- geurs de chaleur 1 avec un élément de raccordement cour- be 36 qui présente à son tour des gouttières 6 des deux côtés et peut ainsi être assemblé à des fonds tubulaires 4 Dans ce cas, un ensemble d'échangeurs de chaleur 1 juxtaposés peut être adapté aux conditions d'espace li- bre pour le montage. R E V E N D I C A T I O N S 1 Echangeur de chaleur comprenant un assembla- ge à emboîtement entre un fond tubulaire et un réservoir d'eau en matière plastique, dans laquelle une bride péri- phérique est en prise dans une gouttière périphérique, avec une rainure d'étanchéité dans la bride pour rece- voir une languette d'étanchéité, la paroi extérieure de la gouttière formant un organe d'encliquetage, dont la mâchoire d'encliquetage coopère avec la bride, caractéri- sé en ce que l'assemblage à emboîtement ( 3) est muni, en- tre la bride ( 8) et la gouttière ( 6), d'une denture ( 17) qui engrène transversalement à son extension longitudina- le. 2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi extérieure ( 14) de la gouttière ( 6) présente des nervures ( 18) en dents de pei- gne, dirigées vers l'intérieur, qui s'engagent dans des poches correspondantes ( 19) de la bride ( 8). 3 Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un rapport en- tier entre le pas T 1 de la denture ( 17) et le pas T 2 des perçages de passage ( 5 ') recevant les tubes ( 5). 4 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la bride ( 8), parallèlement à la rainure d'étanchéité ( 9), une rainure de retenue ( 10) supplémentaire dans laquelle s'engage une languette à dent ( 11) agencée le long de la paroi intérieure de la gouttière ( 6). 5 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe d'encliqueta- ge ( 15) est constitué par une bordure de serrage périphé- rique, qui s'étend sur toute la périphérie de l'assembla- ge à emboîtement ( 3). 6 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la rainure d'étanchéi- té ( 9) et la rainure de retenue ( 10) de la bride ( 8) et les encoches ( 12, 13) pratiquées dans la gouttière ( 6) et qui sont adjacentes à la languette d'étanchéité ( 7) présentent des profondeurs échelonnées en gradins. 7 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'entre les cloisons ( 23) du réservoir d'eau ( 2) et le fond tubulaire ( 4) est prévu un assemblage à rainure et languette, dans lequel la languette ( 24) est engagée dans la rainure ( 25) avec ajustement glissant ou à serrage. 8 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'un fond tubulaire ( 28) est muni d'une gouttière périphérique ( 6) présentant une languette d'étanchéité ( 7) qui forme un assemblage à em- boitement ( 3) avec la bride ( 8) d'un deuxième fond tubu- laire ( 4). 9 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'une pièce de raccorde- ment ( 30, 36) est munie de chaque côté d'une gouttière périphérique ( 6) présentant une languette d'étanchéité ( 7) qui forme un assemblage à emboîtement ( 3) avec la bride ( 8) d'un fond tubulaire ( 4). Echangeur de chaleur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce de raccordement ( 30) muni du fond tubulaire ( 4), constitue un vase d'expan- sion ( 29) dont les compartiments d'expansion ( 29 ') sont reliés à la tubulure de raccordement ( 35) par des perça- ges ( 34).