Brevet FR2696231A1 — publié le 19940401

La présente invention concerne un échangeur de chaleur comportant un grand nombre de tubes, dont les extrémités sont fixées par jointoiement mécanique dans un fond à tubes, et au moins un collecteur d'eau, qui est fixé sur le fond à tubes et dont l'étanchéité le long du bord du fond est assurée par un joint d'étan- chéité en caoutchouc, ainsi qu'une paroi séparatrice située dans le collecteur d'eau, s'étendant en direction du fond à tubes et qui pénètre dans une partie du joint d'étanchéité qui est située entre les extrémités de tubes. D'après le document EP-A-0 284 463, il est connu un échangeur de chaleur dans lequel les extrémités des tubes d'échange de chaleur sont engagées dans des ouvertures prévues dans un fond à tubes A cet effet, le fond est pourvu d'un joint d'étanchéité en caoutchouc, agencé dans l'essentiel sous forme d'une plaque et qui comporte, pour recevoir les extrémités des tubes, des fourreaux en caoutchouc grâce auxquels est établie une étanchéité entre un tube correspondant et le fond Un collecteur d'eau, pouvant être installé sur le fond, comporte une paroi séparatrice qui est dirigée vers le fond à tubes et qui, dans l'état monté, applique une partie du joint d'étanchéité, située entre les extrémités de tubes, contre le fond De cette manière, la partie correspondante du joint d'étanchéité entoure l'extrémité libre de la paroi séparatrice, de sorte qu'on obtient une étanchéité des chambres formées L'agencement connu est d'une fabrication coûteuse à cause de la plaque en caoutchouc de structure compliquée, qui doit être pourvue d'un grand nombre de fourreaux D'après le document DE-U- 86 30 847, il est connu un échangeur de chaleur dans lequel les extrémités des tubes d'échange de chaleur sont engagées directement dans des tubulures du fond métallique et sont fixées par exemple par expansion radia- le Dans une telle réalisation, le joint d'étanchéité en caoutchouc recouvre également une petite partie de la surface du fond à tubes de sorte que le liquide d'échan- ge de chaleur entre en contact directement avec le fond. Dans un tel collecteur d'eau, lorsqu'il est prévu une paroi séparatrice, il peut se produire déjà sous l'effet de petites flexions du fond un défaut d'étanchéité qui est tel qu'évidemment du liquide ne puisse pas fuir à l'extérieur mais puisse cependant passer d'une chambre dans l'autre à l'intérieur du collecteur d'eau. La présente invention a pour but de créer un échangeur de chaleur d'une conception simple, d'une fabri- cation peu coûteuse et dans lequel également en cas de flexions du fond à tubes, on soit assuré d'une étanchéité de la paroi séparatrice. Ce problème est résolu pour un échangeur de chaleur du type précité en ce que le joint d'étanchéité en caoutchouc est agencé comme un encadrement d'étanchéité et la partie du joint d'étanchéité située entre les extré- mités de tubes est agencée comme une entretoise qui s'étend entre deux bords latéraux parallèles du fond et qui est reliée seulement par ses extrémités avec l'encadrement d'étanchéité, et en ce que l'entretoise comporte, sur son côté dirigé vers le fond à tubes, au moins une lèvre d'étanchéité, s'étendant dans la direction longitudinale de l'entretoise et qui est appliquée par la paroi sépara- trice contre le fond à tubes en s'écartant ainsi latérale- ment par rapport à la direction de pression de la paroi séparatrice. Selon une autre particularité avantageuse de l'objet de l'invention, il est prévu deux lèvres d'étan- chéité parallèles, qui sont formées respectivement à l'extrémité inférieure de la partie latérale de délimita- tion de l'entretoise Au moyen de ces deux lèvres d'étan- chéité, on obtient non seulement un double effet d'étan- chéité mais il est également important que chaque lèvre d'étanchéité puisse s'écarter latéralement de telle sorte qu'elle soit appliquée par la pression du liquide régnant dans le collecteur d'eau contre la surface correspondante du fond à tubes et qu'ainsi l'effet d'étanchéité soit augmenté additionnellement Avec un tel agencement, il est avantageux que le côté inférieur de l'entretoise ait un profil concave entre les lèvres d'étanchéité. Pour que l'extrémité inférieure de la paroi séparatrice soit disposée exactement au milieu de l'entretoise et qu'ainsi un glissement latéral soit exclu, il est judicieux que le côté supérieur de l'entretoise comporte un creux allongé dans lequel pénètre la paroi séparatrice Ce creux devrait alors avantageusement comporter des parois latérales orientées en oblique, l'angle entre les parois latérales s'élevant à environ 90 . D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un fond à tubes d'un échangeur de chaleur conforme à l'invention; la Figure 2 est une vue en plan d'un joint d'étanchéité en caoutchouc agencé comme un encadrement d'étanchéité; la Figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la Figure 2; la Figure 4 est une vue en coupe faite selon la ligne IV-IV de la Figure 1; la Figure 5 est une vue à échelle agrandie du détail V de la Figure 1; la Figure 6 est une vue en coupe à échelle agrandie faite selon la ligne VI-VI de la Figure 2; la Figure 7 représente une entretoise du joint d'étanchéité en caoutchouc qui est serrée par la paroi séparatrice contre le fond à tubes; - la Figure 8 et la Figure 9 représentent d'autres réalisa- tions correspondant aux Figures 6 et 7. La Figure 1 représente en vue en coupe longitu- dinale un fond métallique 10, qui est pourvu d'un creux 12 en forme de rainure le long de son bord périphérique 11 A intervalles réguliers, il est prévu, sur la lon- gueur du fond à tubes, des parties en forme de tubulures 13 qui servent à recevoir les extrémités de tubes de l'échangeur de chaleur Alors qu'il est respectivement prévu dans les zones situées entre les tubulures 13 une nervure de renforcement 14, une partie 15 située entre les tubulures 13 ' disposées latéralement par rapport au plan central a une forme sensiblement plane Sur le bord périphérique 11, il est prévu des bandes de tale 16 dirigées vers le haut et qui servent à relier le fond à tubes et un collecteur d'eau au moyen d'un sertissage. Sur la Figure 2 a été représenté un joint d'étan- chéité en caoutchouc 17, agencé sous la forme d'un encadre- ment d'étanchéité 18 de forme rectangulaire; il est prévu au milieu des côtés longs de l'encadrement d'étan- chéité 18 une entretoise 19 réalisée d'une seule pièce avec ce dernier Cette entretoise 19 est disposée, lors- que l'encadrement d'étanchéité 18 est engagé dans le creux 12, le long de la partie plane 15 prévue entre les tubulures 13 '. La Figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la Figure 2 On peut voir sur cette Figure que le joint d'étanchéité en caoutchouc 17 a une section circulaire dans la zone de l'encadrement d'étan- chéité 18 et que l'entretoise 19 est disposée de façon surélevée par rapport au plan dudit encadrement On revien- dra ultérieurement de façon plus précise sur la forme de section de l'entretoise 19. Sur la Figure 4 est représentée une vue en coupe du fond à tubes 10, faite à échelle agrandie selon la ligne IV-IV de la Figure 1 Les références numériques concordent avec celles de la Figure 1 Cette représenta- tion montre que, dans la partie 15, le fond à tubes 10 est parfaitement plan entre les creux 12 Sous l'action de forces mécaniques ou hydrauliques, il peut cependant se produire de légères flexions en direction de la partie plane 15, ces flexions pouvant créer des défauts d'étan- chéité si on ne prend pas des mesures correspondantes. Pour éviter des défauts d'étanchéité sous l'effet de flexions du fond à tubes, il intervient l'entretoise 19 du joint d'étanchéité en caoutchouc 17, conformément à la description faite en relation avec les Figures 2 et 3. Les Figures 5, 6 et 7 montrent de façon nette comment est établie l'étanchéité de la paroi séparatrice sur le fond à tubes A cet effet, initialement l'entretoise 19, représentée à échelle agrandie sur la Figure 6, du joint d'étanchéité en caoutchouc est appliquée contre la surface plane de la partie 15 sur la Figure 5 D'après la représentation de la Figure 6, on voit nettement que l'entretoise 19 a une forme de section comportant des surfaces latérales parallèles 20 Sur le côté supérieur 21, il est prévu un creux allongé 22 se présentant sous la forme d'une rainure disposée le long de l'entretoise 19, le creux 22 comportant des parois latérales 23 orien- tées en oblique L'angle O les 23, s'élèvent à environ 900 A l'extrémité inférieure de la surface latérale 20 est formée respectivement une lèvre d'étanchéité 24, qui s'étend vers le bas, c'est-à- dire en direction du fond à tubes Entre les lèvres d'étan- chéité 24, le côté inférieur 25 de l'entretoise 19 a un profil concave, la hauteur h de ce profil concave a une valeur de 0,5 mm à 1,5 mm, de préférence de 1 mm par rapport au bord complètement inférieur des lèvres d'étanchéité 24. Après que le joint d'étanchéité en caoutchouc 17 a été mis en place, conformément aux Figures 2 et 3, dans le fond à tubes 10 représenté sur la Figure 1 et après qu'ainsi l'entretoise 19 représentée sur la Figure 6 a été placée sur la partie plane 15 de la Figure , le collecteur d'eau, non représenté sur les dessins, est installé Alors, une extrémité libre 26 d'une paroi séparatrice 27 vient s'appliquer contre l'entretoise 19, et notamment dans la zone du creux 22 L'extrémité 26 applique ainsi l'entretoise 19 contre le fond à tubes de sorte que les lèvres d'étanchéité 24 s'écartent latéralement Lorsqu'ensuite, sous l'effet de flexions du fond, l'espacement entre la partie plane 15 et l'extré- mité avant 26 de la paroi séparatrice 27 est augmenté, il se produit dans une zone centrale, un soulèvement de l'entretoise 19 par rapport au fond à tubes alors que par contre les lèvres d'étanchéité 24 restent appli- quées de façon étanche contre le fond. Sur les Figures 8 et 9 a été représentée une forme de réalisation différente de celle des Figures 6 et 7 La Figure 8 représente une entretoise 28 de forme plus simple, dont le bord supérieur 29 est plan et qui comporte sur son bord inférieur des lèvres d'étanchéité entre lesquelles est située la partie de profil concave Comme indiqué sur la Figure 9, également pour une entretoise 28 profilée de cette manière et lors de l'appli- cation sous pression de la paroi séparatrice 27, cette paroi s'enfonce dans le bord supérieur 29 de sorte qu'il se produit un creux 31 en cet endroit Les lèvres d'étan- chéité 30 s'écartent latéralement vers l'extérieur sur le fond à tubes de sorte que l'entretoise 28 entre en application avec une grande surface Lors de flexions du fond à tubes 10, les lèvres d'étanchéité 30 garantis- sent ainsi l'étanchéité de la paroi séparatrice, comme c'était le cas pour la réalisation de la Figure 7. REVENDICATIONS 1 Echangeur de chaleur comportant un grand nombre de tubes, dont les extrémités sont fixées par jointoiement mécanique dans un fond à tubes ( 10), et au moins un col- lecteur d'eau, qui est fixé sur le fond à tubes ( 10) et dont l'étanchéité le long du bord ( 11) du fond ( 10) est assurée par un joint d'étanchéité en caoutchouc ( 17), ainsi qu'une paroi séparatrice ( 27) située dans le col- lecteur d'eau, s'étendant en direction du fond à tubes ( 10) et qui pénètre dans une partie du joint d'étanchéité ( 17) qui est située entre les extrémités de tubes, caracté- risé en ce que le joint d'étanchéité en caoutchouc ( 17) est agencé comme un encadrement d'étanchéité ( 18) et la partie du joint d'étanchéité ( 17) située entre les extrémités de tubes est agencée comme une entretoise ( 19) qui s'étend entre deux bords latéraux parallèles du fond ( 10) et qui est reliée seulement par ses extrémités avec l'encadrement d'étanchéité ( 18), et en ce que l'en- tretoise ( 19) comporte, sur son côté dirigé vers le fond à tubes ( 10), au moins une lèvre d'étanchéité ( 24, 30), s'étendant dans la direction longitudinale de l'entretoise ( 19) et qui est appliquée par la paroi séparatrice ( 27) contre le fond à tubes en s'écartant ainsi latéralement par rapport à la direction de pression de la paroi sépara- trice ( 27). 2 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu deux lèvres d'étan- chéité ( 24, 30) parallèles, qui sont formées respective- ment à l'extrémité inférieure des surfaces latérales ( 20) de l'entretoise ( 19, 28). 3 Echangeur de chaleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le côté inférieur de l'entretoise ( 19, 28) a un profil concave entre les lèvres d'étanchéité ( 24, 30). Echangeur de chaleur selon la revendication 4 3, caractérisé en ce que la hauteur h du profil concave ( 25) a une valeur de 0,5 mm à 1,5 mm, de préférence de 1 mm par rapport au bord inférieur limite de la lèvre d'étanchéité ( 24, 30). 5 Echangeur de chaleur selon une des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le côté supérieur ( 21) de l'entretoise ( 19) comporte un creux allongé ( 22) dans lequel pénètre la paroi séparatrice ( 27). 6 Echangeur de chaleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le creux ( 22) comporte des parois latérales ( 23) orientées en oblique, l'angle (t) entre les parois latérales ( 23) étant d'environ 900.