Brevet FR2704297A1 — publié le 19941028

] PROCEDE DE FIXATION D'UN EMBOUT DE LIAISON SUR UN ELEMENT FILTRANT METALLIQUE FRITTE ET PRODUIT AINSI OBTENU La présente invention concerne un procédé de fixation d'un embout sur un élément filtrant métallique fritté et le produit ainsi obtenu. Les éléments filtrants métalliques sont généralement réalisés par frittage d'une poudre métallique, par exemple en acier inoxydable type 316 suivant la nomenclature AISI en réglant la porosité pour obtenir l'effet filtrant désiré, tout en ayant la perte de charge la plus faible possible pour un débit donné; ils se présentent généralement sous forme d'un tube cylindrique, fermé à une extrémité, l'autre extrémité comportant un embout, assurant la liaison avec une structure portante, telle qu'une plaque percée d'orifices. Cet ensemble est souvent appelé "bougie filtrante". Selon l'art antérieur, l'embout est soit soudé sur le tube poreux, soit fixé sur celui-ci métallurgiquement lors du frittage. La première solution présente les inconvénients suivants: - le soudage induit la présence d'une zone affectée par la chaleur généralement plus fragile - la soudure obtenue doit être parfaitement saine, la présence de fissures conduisant généralement à une mauvaise filtration, et dans certains cas, à des ruptures mécaniques, d'autant plus que celle-ci est située près de l'encastrement, c'est-à-dire dans une zone o le moment de flexion (dû aux vibrations par exemple) est élevé. Dans la deuxième solution, un embout métallique massif est positionné à une extrémité du moule de compression à froid (par exemple par pression isostatique) avant introduction de la poudre dans l'espace annulaire délimité par un mandrin central et l'enveloppe souple en matière plastique externe. Après compression, l'ensemble est fritté, ce qui assure la liaison métallurgique de l'embout et du tube. Cependant, cette méthode présente les inconvénients suivants: - le retrait mal maîtrisé lors du frittage peut conduire à des décollements ou fissurations locaux au niveau de l'interface de liaison - la longueur de la bougie n'est plus ajustable après frittage et est donc sujette à variations - la technique utilisée interdit la compression par l'intérieur du tube - l'embout doit avoir des dimensions et une forme assez voisines de celle du tube poreux La méthode selon l'invention permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle consiste: - d'une part, à réaliser un tube fritté poreux, extérieurement cylindrique, dont l'extrémité de liaison présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône interne circulaire et présentant un angle au sommet 0 j 0 - d'autre part, à réaliser une pièce de liaison tubulaire, en général filetée extérieurement, munie d'une extrémité tronconique, de même angle au sommet o que le tube fritté - à introduire à force la pièce de liaison tubulaire dans le tube de manière à ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 éléments ci-dessus emmanchés soit supérieure à 2 fois la contrainte moyenne normale imposée par le montage de la bougie sur son support. De façon plus précise, la méthode consiste: - d'une part, à réaliser un tube fritté poreux, extérieurement cylindrique, dont l'extrémité de liaison présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône interne circulaire et présentant un 1/2 angle au sommet " compris entre 4 et 7 , sur une hauteur (h) comprise entre 20 et 80 mm - d'autre part, à réaliser une pièce de liaison tubulaire, en général filetée extérieurement, munie d'une extrémité tronconique, de même 1/2 angle au sommet que le tube fritté sur une hauteur h' inférieure à h, dont le petit diamètre (d) est supérieur à l'ouverture du tube (t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur au diamètre interne du tube (Ti) - à introduire à force la pièce de liaison tubulaire dans le tube de manière à ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 éléments ci-dessus emmanchés soit supérieure à 2 fois la contrainte normale moyenne imposée par le montage de la bougie sur son support (et reste supérieure à 2 MPa). Dans un mode de réalisation préférentielle, la surface latérale du tronc de cône est munie d'une (ou plusieurs) nervure(s) annulaire(s) ayant en section droite un profil quelconque, mais de préférence polygonal (par exemple triangulaire) à angles vifs qui s'impriment dans le tube poreux lors de l'emmanchement à force. Si la bougie est montée directement sur son support, l'extrémité élargie du tube fritté présente un logement annulaire pour un joint d'étanchéité (par exemple, un joint torique). La bougie peut également être montée sur son support avec une pièce 1 intermédiaire, laquelle est un écrou présentant sur sa face libre, un logement annulaire pour joint d'étanchéité. Dans ce cas il est préférable que cet écrou porte sur sa surface en contact avec l'extrémité élargie du tube filtrant, une (ou plusieurs) nervure(s) annulaire(s) analogue(s) à celles de l'embout conique, qui s'imprime(nt) également dans le tube poreux lors de sa mise en place. Cet écrou peut présenter la forme d'un manchon tubulaire muni de deux brides d'extrémité dans le cas o l'on veut éliminer une zone filtrante en tête du tube poreux, sur une certaine longueur. L'invention sera mieux comprise à l'aide des dessins suivants qui représentent: - Fig 1: vue en coupe d'une bougie selon l'invention - Fig 2: vue en coupe d'une autre réalisation suivant l'invention - Fig 3: vue en coupe (détail) de la partie tronconique avec nervures - Fig 4: vue en coupe d'une pièce intermédiaire tubulaire et par l'exemple de réalisation suivant: Un élément filtrant (1) est composé d'un tube métallique (2) poreux fritté en acier inoxydable 316 de dimensions O 56 x X 60 x 1000 mm possédant un fond (3) soudé, en acier inoxydable 316. La partie supérieure est élargie sous forme d'un tronc de cône interne de hauteur h = 50 mm, avec un 2 angle au sommet o(= 5 . Elle est munie d'un logement annulaire (4) pour joint d'étanchéité (non représenté) fig 1. Un embout (5) tubulaire, fileté à l'extérieur, possède une tête tronconique (6), de hauteur h' = 30 mm et de demi angle au sommet = 5 . Celui-ci a été introduit dans le tube (2) et appliqué à la presse avec une force de 30 000 N. soit une contrainte normale moyenne à l'interface 6/2 de l'ordre de 10 MPa. L'ensemble est monté sur le support (10), à l'aide d'un écrou (7). La fig 2 présente les mêmes éléments, sauf en ce qui concerne un écrou (8), visé sur l'embout (5), lequel comporte une gorge annulaire (4), pour joint d'étanchéité. Sur la fig 3 figure un embout (5) présentant sur la surface latérale de la partie tronconique (6), deux anneaux (6a) de section triangulaire de 0,3 mm de hauteur. Sur la fig 4 on a représenté une liaison comportant un écrou (8) constitué d'une partie tubulaire et de 2 brides (8a, 8b), et présentant une nervure circulaire de section hemi circulaire (8c) (r = 0,3 mm) au droit de l'extrémité élargie du tube poreux (2). Outre l'élimination des inconvénients signalés, il faut remarquer que le procédé selon l'invention introduit au voisinage de la liaison 2/6, une densification du tube poreux, ce qui augmente localement ses caractéristiques mécaniques (dureté, résistance à la fatigue) dans cette zone sollicitée mécaniquement. Cette méthode permet la réalisation de liaison dans laquelle l'écrou (8) a un encombrement transversal notablement supérieur au diamètre du tube poreux (2) ce que ne permet pas de réaliser facilement la liaison lors du frittage (outillage de compression complexe). De plus, la contrainte normale imposée à l'interface 2/6 n'est pas modifiée lors du montage du dispositif filtrant sur son support (écrous 7 et/ou 8). REVENDICATIONS 1 - Procédé de liaison d'un embout à l'extrémité d'un tube métallique fritté poreux caractérisé en ce que on réalise un tube fritté poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de angle au sommet (: tronconique (6) circulaire de même angle au sommet (,). on emmanche à force la pièce de liaison tubulaire (5) dans le tube (2) afin d 'obtenir à l'interface une contrainte normale moyenne supérieure à 2 MPa. 2. Procédé de liaison d'un embout à l'extrémité d'un tube métallique fritté poreux selon la revendication 1 caractérisé en ce que: on réalise un tube fritté poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de 1/2 angle au sommet (ci) compris entre 4 et 7 , sur une hauteur comprise entre 20 et 80 mm on réalise une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même 1/2 angle au sommet (0 au diamètre intérieur du tube (Ti). on emmanche à force la pièce de liaison tubulaire (5) dans le tube (2) afin d'obtenir à l'interface (6/2) une contrainte normale moyenne supérieure à 2 fois la contrainte moyenne normale imposée par le montage de la bougie sur son support (10). 3 - Dispositif de liaison d'un tube métallique poreux fritté (2) sur un support (10) caractérisé en ce qu'il comporte un tube poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de 1 angle au sommet ( angle au sommet (ok). 4 - Dispositif de liaison d'un tube métallique poreux fritté (2) sur un support (10) selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un tube poreux (2) extérieurement cylindrique dont l'extrémité présente une surépaisseur délimitée par un tronc de cône circulaire interne de 1 angle au sommet (i) compris entre 4 et 7 , sur une hauteur h comprise entre 20 et 80 mm dans lequel est emmanchée une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même angle au sommet (y4) et de hauteur h' logement annulaire pour joint d'étanchéité. - Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que la tête tronconique (6) porte sur sa surface latérale une (ou plusieurs) nervures d'ancrage (6a). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'écrou (8) porte sur sa surface en contact avec le tube (2) une (ou plusieurs) nervure(s) circulaire(s) (8 c). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'écrou (8) est constitué d'un manchon tubulaire muni de 2 brides (8a, 8b) d'extrémité.