PROCEDE DE FIXATION D'UN EMBOUT DE LIAISON SUR UN ELEMENT FILTRANT METALLIQUE FRITTE ET PRODUIT AINSI OBTENU

METHOD OF COUPLING AN END PIECE TO A SINTERED METALLIC FILTERING ELEMENT, AND PRODUCT SO OBTAINED

English Abstract

Method of coupling an end piece to a metallic filtering element for joining the latter to a support (10) and product so obtained. The method is characterized in that an externally cylindrical porous sintered tube (2) is produced, one of its ends having an over thickness delimited by an inner circular truncated cone of apex 1/2 angle ( alpha NOTEQUAL 0); a tubular joining piece with a circular truncated cone shaped head of the same apex 1/2 angle ( alpha ) is produced; the tubular joining piece (5) is forcefully fitted into the tube (2) so as to obtain at the interface an average normal stress greater than 2 MPa.

French Abstract

La présente invention concerne un procédé de fixation d'un embout sur un élémentfiltrant métallique, en vue de sa liaison à son support (10) et le produit ainsi obtenu.
Ce procédé est 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
circulair interne de 1/2 angle au sommet (.alpha. ? 0); on réalise une pièce de liaison
tubulaire munie d'unetête tronconique (6) circulaire de même 1/2 angle au sommet (.alpha.);
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.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procede de liaison d'un embout a 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 (? ? 0).
. on réalise une pièce de liaison tubulaire munie d'une tête
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 a l'interface une contrainte normale moyenne
supérieure à 2 MPa.
2. Procede de liaison d'un embout a l'extrémité d'un tube métallique
fritté poreux selon la revendication 1 caractérisé en ce que :
. on réalisé un tube fritte poreux (2) extérieurement cylindrique dont
l'extrémité presente une surepaisseur delimitee par un tronc de cône
circulaire interne de 1/2 angle au sommet (?) 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 (?) et de
hauteur h' < h et dont le plus petit diamètre (d) est supérieur à
l'ouverture du tube (t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur
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 angle au
sommet (? ? 0) munie d'une tête tronconique (6) circulaire de même
angle au sommet (?).
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 angle au sommet (?) 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 (?) et de hauteur h' < h et
dont le plus petit diamètre (d) est supérieur à l'ouverture du tube
(t) et dont le grand diamètre (D) est inférieur au diamètre intérieur
du tube (Ti), ce dispositif comportant un écrou (8) muni d'un
logement annulaire pour joint d'étanchéité.
5 - 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.

Description

WO 94/24476 2 ~ 3 8 5 3 5 PCT/F R94/00390
-
PROCEDE DE FIXATION D'UN EMBOUT DE LIAISON SUR UN ELEMENT FILTRANT
METALLIQUE FRITTE ET PRODUIT AINSI OBTENU
; La présente invention concerne un procede de fixation d'un embout sur un
element filtrant metallique fritte et le produit ainsi obtenu.
Les elements filtrants metalliques sont generalement realises par
frittage d'une poudre metallique, par exemple en acier inoxydable type
316 suivant la nomenclature AISI en reglant la porosite pour obtenir
l'effet filtrant desire, tout en ayant la perte de charge la plus faible
possible pour un debit donne ; ils se presentent generalement sous forme
d'un tube cylindrique, ferme a une extremite, l'autre extremite
lQ comportant un embout, assurant la liaison avec une structure portante,
telle qu'une plaque percee d'orifices. Cet ensemble est souvent appele
"bougie filtrante". Selon l'art anterieur, l'embout est soit soude sur le
tube poreux, soit fixe sur celui-ci metallurgiquement lors du frittage.
La premiere solution presente les inconvenients suivants :
- le soudage induit la presence d'une zone affectee par la chaleur
generalement plus fragile
- la soudure obtenue doit être parfaitement saine, la presence de
fissures conduisant generalement a une mauvaise filtration, et dans
certains cas, a des ruptures mecaniques, d'autant plus que celle-ci est
situee pres de l'encastrement, c'est-a-dire dans une zone ou le moment
de flexion (dG aux vibrations par exemple) est eleve.
Dans la deuxieme solution, un embout metallique massif est positionne a
une extremite du moule de compression a froid (par exemple par pression
isostatique) avant introduction de la poudre dans l'espace annulaire
delimite par un mandrin central et l'enveloppe souple en matiere
plastique externe. Apres compression, l'ensemble est fritte, ce qui
assure la liaison metallurgique de l'embout et du tube.
Cependant, cette methode presente les inconvenients suivants :
- le retrait mal maitrise lors du frittage peut conduire a des
decollements ou fissurations locaux au niveau de l'interface de liaison

WO 94/24476 ~ PCT/FR94ioo390
213853~
- la longueur de la bougie n'est plus ajustable apr~es frittage et est
donc sujette a variations
- la technique utilisee interdit la compression par l'interieur du tube
- l'embout doit avoir des dimensions et une forme assez voisines de celle
du tube poreux
La methode selon l'invention permet d'eviter les inconvenients mentionnes
ci-dessus.
Elle consiste :
- d'une part, a realiser un tube fritte poreux, exterieurement
cylindrique, dont l'extremite de liaison presente une surepaisseur
delimitee par un tronc de cone interne circulaire et presentant un
~ angle au sommet q~ ~ O
- d'autre part, a realiser une piece de liaison tubulaire, en general
filetee exterieurement, munie d'une extremite tronconique, de même
~ angle au sommet ~ que le tube fritte
2~ - a introduire a force la piece de liaison tubulaire dans le tube de
maniere a ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 elements
ci-dessus emmanches soit superieure a 2 fois la contrainte moyenne
normale imposee par le montage de la bougie sur son support.
De façon plus precise, la methode consiste :
- d'une part, a realiser un tube fritte poreux, exterieurement
cylindrique, dont l'extremite de liaison presente une surepaisseur
delimitee par un tronc de cône interne circulaire et presentant un 1/2
angle au sommet ~ compris entre 4 et 7, sur une hauteur (h) comprise
entre 20 et 80 mm
- d'autre part, a realiser une piece de liaison tubulaire, en general
filetee exterieurement, munie d'une extremite tronconique, de meme 1/2
angle au sommet que le tube fritte sur une hauteur h' inferieure a h,
dont le petit diametre (d) est superieur a l'ouverture du tube (t) et
dont le grand diametre (D) est inferieur au diametre interne du tube
(Ti)

WO 94/24476 213 8 5 3 5 PCT/FR94/00390
- a introduire a force la piece de liaison tubulaire dans le tube de
maniere a ce que la contrainte normale moyenne entre les 2 elements
ci-dessus emmanches soit superieure a 2 fois la cortnainte normale
moyenne imposee par le montage de la bougie sur son support (et reste
superieure a 2 MPa).
Dans un mode de realisation preferentielle, la surface laterale du
tronc de cone est munie d'une (ou plusieurs) nervure(s) annulaire(s)
ayant en section droite un profil quelconque, mais de preference
polygonal (par exemple triangulaire) a angles vifs qui s'impriment dans
lQ le tube poreux lors de l'emmanchement a force.
Si la bougie est montee directement sur son support, l'extremite
elargie du tube fritte presente un logement annulaire pour un joint
d'etancheite (par exemple, un joint torique).
La bougie peut egalement être montee sur son support avec une piece
intermediaire, laquelle est un ecrou presentant sur sa face libre, un
logement annulaire pour joint d'etancheite. Dans ce cas il est
preferable que cet ecrou porte sur sa surface en contact avec
l'extremite elargie du tube filtrant, une (ou plusieurs) nervure(s)
annulaire(s) analogue(s) à celles de l'embout conique, qui
s'imprime(nt) egalement dans le tube poreux lors de sa mise en place.
Cet ecrou peut presenter la forme d'un manchon tubulaire muni de deux
brides d'extremite dans le cas ou l'on veut eliminer une zone filtrante
en tete du tube poreux, sur une certaine longueur.
?5 L'invention sera mieux comprise a l'aide des dessins suivants qui representent :
- Fig 1 : vue en coupe d'une bougie selon l'invention
- Fig 2 : vue en coupe d'une autre realisation suivant l'invention
3Q - Fig 3 : vue en coupe (detail) de la partie tronconique avec nervures
- Fig 4 : vue en coupe d'une pièce intermediaire tubulaire
et par l'exemple de realisation suivant :
Un element filtrant (1) est compose d'un tube metallique (2) poreux
fritte en acier inoxydable 316 de dimensions ~ 56 x ~ 60 x 1000 mm
possedant un fond (3) soude, en acier inoxydable 316.
La partie superieure est elargie sous forme d'un tronc de cone interne de
hauteur h = 50 mm, avec un ~ angle au sommet ~ = 5.

WO 94/24476 ~13 8 5 3 5 PCT/FR94/00390
Elle est munie d~un logement annulaire (4) pour joint d'etancheité (non
represente) fig 1.
Un embout (5) tubulaire, filete a l'exterieur, possede une tête
tronconique (6), de hauteur h' = 30 mm et de demi angle au sommet = 5.
Celui-ci a ete introduit dans le tube (2) et applique a la presse avec
une force de 30 OOO N, soit une contrainte normale moyenne a l'interface
6/2 de l'ordre de 10 MPa.
L'ensemble est monte sur le support (10), à l'aide d'un ecrou (7).
La fig 2 presente les memes elements, sauf en ce qui concerne un ecrou
(8), vise sur l'embout (5), lequel comporte une gorge annulaire (4), pour
joint d'etancheite.
Sur la fig 3 figure un embout (5) presentant sur la surface laterale de
la partie tronconique (6), deux anneaux (6a) de section triangulaire de
O,3 mm de hauteur.
Sur la fig 4 on a represente une liaison comportant un ecrou (8)
2~ constitue d'une partie tubulaire et de 2 brides (8a, 8b), et presentant
une nervure circulaire de section hemi circulaire (8c) (r = 0,3 mm) au
droit de l'extremite elargie du tube poreux (2).
Outre l'elimination des inconvenients signalés, il faut remarquer que le
procéde selon l'invention introduit au voisinage de la liaison 2/6, une
densification du tube poreux, ce qui augmente localement ses
caracteristiques mecaniques (durete, resistance a la fatigue) dans cette
zone sollicitee mecaniquement.
Cette methode permet la realisation de liaison dans laquelle l'ecrou (8)
a un encombrement transversal notablement superieur au diametre du tube
poreux (Z) ce que ne permet pas de realiser facilement la liaison lors du
frittage (outillage de compression complexe).
3L De plus, la contrainte normale imposee a l'interface 2/6 n'est pas
modifiee lors du montage du dispositif filtrant sur son support (ecrous 7
et/ou 8).

Representative Drawing