EP0091379A1 - Dispositif de montage de tubes plongeurs à travers une paroi d'une enceinte contenant un fluide - Google Patents

Dispositif de montage de tubes plongeurs à travers une paroi d'une enceinte contenant un fluide Download PDF

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EP0091379A1 EP83400694A EP83400694A EP0091379A1 EP 0091379 A1 EP0091379 A1 EP 0091379A1 EP 83400694 A EP83400694 A EP 83400694A EP 83400694 A EP83400694 A EP 83400694A EP 0091379 A1 EP0091379 A1 EP 0091379A1
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/18—Arrangement or mounting of grates or heating means
    • F24H9/1809—Arrangement or mounting of grates or heating means for water heaters
    • F24H9/1818—Arrangement or mounting of electric heating means

Definitions

  • the invention relates to a device which is used to mount through a wall of an enclosure, at the location of an opening provided for this purpose, at least one dip tube and preferably several dip tubes which are immersed in the fluid. that this enclosure contains.
  • the device of the invention is particularly useful for mounting dip tubes on water heating containers and in particular on electric storage water heaters which contain water under pressure.
  • the dip tubes are made up of shielded electrical resistors which are bent into a hairpin, and by a tube closed at its inner end and intended to contain a sensitive element of a thermostat.
  • One or more shielded electrical resistors bent in pins and a thermostat tube are used for supply by an appropriate electrical network.
  • an appropriate electrical network When one is not in this case, when one uses only a shielded hairpin resistor and a thermostat tube, one is led for reasons of standardization to make the assembly through the same opening which is defined on the balloon by a suitable flange with a passage diameter of the order of 80 to 100 mm. Even if we accept the use of a smaller flange for mounting a single resistor and a single thermostat tube, the space required at the two ends of the bent resistor and at the end of the tube thermostat leads to a flange of still large diameter.
  • the merit of the invention is to be freed from the routine belief that a metal plate is necessary or that a rubber tanpon must be crushed axially.
  • the dip tubes are mounted in leaktight manner in a passage opening of a conventional flange by means of a device comprising on the one hand a thick pad of elastomer or similar material through which pass while being compressed.
  • the dip tubes, this buffer having an external flange intended to be applied against the flange, and on the other hand a solid rigid counter flange, preferably made of metal, having holes through which the dip tubes pass freely, this counter -flange completely covering the outer face of the pad and being joined to the flange by clamping means.
  • the necessary thickness of the buffer is obtained on at least one of its faces, thanks to bosses located at the points of passage of the dip tubes.
  • these bosses are located on the face of the pad against which the counter-flange rests.
  • the device described here as an example is intended for a water heater whose temperature is of the order of 60 ° to 80 ° C for example and the pressure of 10 bars maximum; it is intended for mounting three heating tubes bent into a hairpin (only one is shown) and a thermostat tube (not shown), which leads to a diameter of passage through the mounting flange of approximately 90 mm. Given these conditions of use, the device does not appear in the simplest aspect of the invention nor in its most elaborate aspect which could, one or the other, be adopted in d other conditions of employment.
  • the tank 1 of the water heater is provided with a flange 2 with a passage 3 for three armored tubular resistances 4 bent in a pin and therefore each having two parts outer 5, 6 ends terminated by terminals 7, 8 for electrical connection.
  • a tube (not shown) intended to contain a temperature-sensitive element also penetrates into the tank 1 via the passage 3.
  • the latter is hermetically closed by a pad 9 of elastomeric composition comprising a body 10 and bosses 11.
  • the latter are located at the locations of the holes 12 provided through the buffer 9 for the passages of the dip tubes (resistors 4 and thermostat tube) which enter the tank 1 and which are immersed in water.
  • the thickness of the pad 9 therefore includes that of the body 10 and that of the bosses 11. In this example, the latter are located on the outer face 13 of the pad 9.
  • the body 10 Around the body 10, there is a flange 14 intended to be applied against the outer flat face of the flange 2 and pierced with holes like the latter.
  • the body 10 is introduced into the passage 3 of the flange 2; it has a truncated cone profile and the dimensions are chosen so that it occurs in contact between the frustoconical lateral face and the flange 2 and so that it results in a radial compression of the body 10.
  • a solid counter-flange 16 made of rigid material is tightened by bolts 17 in order to properly compress the flange 14 and give rise to the radial compression defined above as a result of the thrust and the maintenance of the body 10 in the passage 3 of the flange.
  • the result of this mounting is a stiffening of the buffer 9 such that the dip tubes are firmly held spaced from each other inside the tank 1.
  • the counter-flange 16 is applied against the outer face where the bosses 11 are located and it is pierced with holes 18 which allow the latter to pass.
  • the holes 18 have a diameter which allows the bosses 11 to pass freely. We could adopt a smaller diameter which would produce a radial compression effect on the bosses.
  • Figure 2 shows a hole 12 before mounting the dip tubes; its inner face is advantageously provided with several longitudinally spaced beads 19 which each extend circularly in a transverse plane. These beads 19 facilitate the sliding of the dip tubes 4 in the holes .12 and ensure better sealing in the event of high pressure.
  • the end parts 5, 6 of the heating tubes 4 are each provided with an insulating bead 20, with an ogival profile, which also facilitates passage through the holes 12.
  • Figure 3 is a view on a smaller scale which shows that one can also use a pad 9 devoid of bosses on its outer face; the body 10 is thicker and it is subjected to radial compression by means of a hooping ring 21 which is forced into a suitable groove 22 provided in the frustoconical lateral face of the body 10.
  • the body 10 of the pad 9 is not subjected to any compression in the axial direction, more precisely the inner face of the body 10 opposite its outer face 13 is left free and does not is not subjected to any compressive force.

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Abstract

Dispositif de montage de tubes plongeurs à travers une paroi d'une enceinte contenant un fluide.
Dans la bride (2) est introduit un tampon (9) en élastomère ayant un corps (10) qui est comprimé radialement (en 15) et une collerette (14) serrée par une contrebride pleine (16) en matière rigide et pourvue de trous (18) pour le passage de bossages (11) aux emplacements des trous (12) de passage des tubes plongeurs (4), ce montage convient bien aux chauffe-eau électriques à accumulation.

Description

  • Dispositif de montage de tubes plongeurs à travers une paroi d'une enceinte contenant un fluide.
  • L'invention a pour objet un dispositif qui sert à monter à travers une paroi d'une enceinte, à l'emplacement d'une ouverture ménagée à cet effet, au moins un tube plongeur et de préférence plusieurs tubes plongeurs qui baignent dans le fluide que contient cette enceinte.
  • Le dispositif de l'invention est particulièrement utile au montage de tubes plongeurs sur les récipients de chauffage d'eau et notamment sur.les chauffe-eau électriques à accumulation qui renferment de l'eau sous pression. Dans ce cas les tubes plongeurs sont constitués par des résistances électriques blindées qui sont recourbées en épingle, et par un tube fermé à son extrémité intérieure et destiné à contenir un élément sensible d'un thermostat.
  • On utilise une ou plusieurs résistances électriques blindées pliées en épingle et un tube de thermostat en vue d'une alimentation par un réseau électrique approprié. Quand on ne se trouve pas dans ce cas, quand on utilise seulement une résistance blindée en épingle et un tube de thermostat, on est conduit pour des raisons de normalisation à faire le montage à travers la même ouverture qui est définie sur le ballon par une bride appropriée dont le diamètre de passage est de l'ordre de 80 à 100 mm. Même si on admet l'emploi d'une bride moins importante pour le montage d'une seule résistance et d'un seul tube de thermostat, la place nécessaire aux deux extrémités de la résistance recourbée en épingle et à l'extrémité du tube de thermostat conduit à une bride de diamètre encore assez grand. En tenant compte de la pression qui existe dans les chauffe-eau à accumulation, il a toujours paru nécessaire jusqu'à présent d'utiliser une plaque métallique de fermeture qui est traversée par les résistances et par le tube; l'étanchéité est obtenue par brasage ou par soudure de cette plaque avec les résistances et avec le tube à l'endroit du passage de ceux-ci. Même le brasage ou la soudure ne procurent pas toujours l'étanchéité voulue, ce qui a renforcé l'idée que la plaque métallique est nécessaire et que le brasage ou la soudure doivent atteindre la perfection.
  • Bien que l'on connaisse par ailleurs la possibilité d'utiliser pour les petits diamètres et sur les appareils fonctionnant sans pression élevée des bouchons en caoutchouc traversés par des tubulures, on a toujours exclu d'emblée la possibilité de se servir de tampons en caoutchouc ou en matière analogue pour le passage étanche des résistances blindées sur les chauffe-eau à accumulation et en général sur toute enceinte où plusieurs tubes plongeurs rassemblés traversent une paroi autrement qu'en les comprimant axialement entre deux plaques.
  • Le mérite de l'invention est de s'être affranchi de la croyance routinière qu'une plaque métallique est nécessaire ou qu'un tanpon en caoutchouc doit être écrasé axialement.
  • Selon l'invention, les tubes plongeurs sont montés de façon étanche dans une ouverture de passage d'une bride classique au moyen d'un dispositif comprenant d'une part un tampon épais en élastomère ou en matière similaire à travers lequel passent en étant comprimés les tubes plongeurs, ce tampon ayant une collerette extérieure destinée à être appliquée contre la bride, et d'autre part une contre-bride pleine rigide, de préférence en métal, ayant des trous à travers lesquels passent librement les tubes plongeurs, cette contre--bride couvrant totalement la face extérieure du tampon et étant réunie à la bride par des moyens de serrage.
  • De préférence, l'épaisseur nécessaire du tampon est obtenue sur l'une au moins de ses faces, gràce à des bossages localisés aux points de passages des tubes plongeurs. Dans un mode de réalisation de l'invention, ces bossages se trouvent sur la face du tampon contre laquelle s'appuie la contre-bride.
  • Selon les circonstances, en fonction du diamètre du tampon et de la pression exercée sur ce dernier, il est souhaitable d'exercer une compression radiale sur le tampon, soit directement sur le corps de ce dernier, soit sur les bossages, ou sur le corps et les bossages simultanément.
  • Plusieurs moyens permettent de réaliser une telle compression: par exemple, on peut entourer le corps du tampon d'un anneau de frettage, et entourer aussi chaque bossage d'un anneau de frettage. Il est souvent avantageux de donner au corps du tampon un profil tronconique, ainsi qu'à chacun des bossages et de se servir de la bride et de la contre--bride respectivement, en choisissant convenablement les dimensions, pour réaliser la compression radiale du corps et/ou des bossages du tampon.
  • Il est préférable, pour faciliter l'introduction et le glissement des tubes plongeurs à travers le tampon de prévoir plusieurs bourrelets circulaires espacés en sens longitudinal à l'intérieur des trous de passage; de même il est conseillé de donner un profil ogival à la perle en matière plastique ou en céramique qui entoure les fils électriques et obture les extrémités des tubes chauffants.
  • On donnera maintenant, sans exclure aucun autre mode de réalisation, un exemple d'un dispositif conforme à l'invention. On se reportera au dessin annexé dans lequel :
    • - la figure 1 est une vue générale en coupe par un plan diamétral d'un dispositif selon l'invention monté sur un chauffe-eau électrique à accumulation ,
    • - la figure 2 est une vue de détail, agrandie, d'un trou de passage ménagé dans le tampon en caoutchouc, représenté avant mise en place d'un tube plongeur ,
    • - la figure 3 est une vue de détail qui montre une variante de réalisation.
  • Le dispositif décrit ici en exemple est destiné à un chauffe-eau dont la température est de l'ordre de 60° à 80°C par exemple et la pression de 10 bars au maximum; il est destiné au montage de trois tubes chauffants recourbés en épingle (un seul est représenté) et d'un tube pour thermostat (non représenté), ce qui conduit à un diamètre de passage à travers la bride de montage de 90 mm environ. Compte tenu de ces conditions d'emploi, le dispositif ne se présente pas sous l'aspect le plus simple de l'invention ni non plus sous son aspect le plus élaboré qui pourraient, l'un ou l'autre, être adoptés dans d'autres conditions d'emploi.
  • La cuve 1 du chauffe-eau est munie d'une bride 2 avec un passage 3 pour trois résistances tubulaires blindées 4 recourbées en épingle et ayant donc chacune deux parties extrêmes 5, 6 extérieures terminées par des cosses 7, 8 de raccordement électrique. Un tube (non représenté) destiné à contenir un élément sensible à la température pénètre aussi dans la cuve 1 en empruntant le passage 3. Ce dernier est fermé hermétiquement par un tampon 9 en composition élastomère comprenant un corps 10 et des bossages 11. Ces derniers se trouvent aux emplacements des trous 12 prévus à travers le tampon 9 pour les passages des tubes plongeurs (résistances 4 et tube à thermostat) qui pénètrent dans la cuve 1 et qui sont plongés dans l'eau. L'épaisseur du tampon 9 comprend donc celle du corps 10 et celle des bossages 11. Dans cet exemple, ces derniers sont situés sur la face extérieure 13 du tampon 9.
  • Autour du corps 10, il existe une collerette 14 destinée à être appliquée contre la face plane extérieure de la bride 2 et percée de trous comme cette dernière. Dans cette situation, le corps 10 est introduit dans le passage 3 de la bride 2; il a un profil en tronc de cône et les dimensions sont choisies pour qu'il se produise en 15 un contact entre la face latérale tronconique et la bride 2 et pour qu'il en résulte une compression radiale du corps 10.
  • Une contre-bride pleine 16 en matière rigide est serrée par des boulons 17 afin de comprimer convenablement la collerette 14 et de donner naissance à la compression radiale définie ci-dessus par suite de la poussée et du maintien du corps 10 dans le passage 3 de la bride. Il résulte de ce montage une rigidification du tampon 9 telle que les tubes plongeurs sont fermement tenus espacés les uns des autres à l'intérieur de la cuve 1.
  • La contre-bride 16 s'applique contre la face extérieure où se trouvent les bossages 11 et elle est percée de trous 18 qui laissent passer ces derniers. Dans cet exemple, les trous 18 ont un diamètre qui laisse passer librement les bossages 11. On pourrait adopter un diamètre plus petit qui produirait un effet de compression radiale des bossages
  • La figure 2 montre un trou 12 avant montage des tubes plongeurs; sa face intérieure est avantageusement pourvue de plusieurs bourrelets 19 espacés en sens longitudinal qui s'étendent chacun circulairement dans un plan transversal. Ces bourrelets 19 facilitent le glissement des tubes plongeurs 4 dans les trous .12 et assurent une meilleure étanchéité en cas de pression élevée.
  • De préférence les parties extrêmes 5, 6 des tubes chauffants 4 sont munies chacune d'une perle isolante 20, à profil ogival, qui facilite aussi le passage dans les trous 12.
  • La figure 3 est une vue à plus petite échelle qui montre que l'on peut utiliser aussi un tampon 9 dépourvu de bossages sur sa face extérieure; le corps 10 est plus épais et il est soumis à une compression radiale grâce à un anneau de frettage 21 qui est introduit à force dans une gorge appropriée 22 prévue dans la face latérale tronconique du corps 10.
  • On remarquera que dans tous les cas, selon l'invention, le corps 10 du tampon 9 n'est soumis à aucune compression en sens axial, plus exactement la face intérieure du corps 10 opposée à sa face extérieure 13 est laissée libre et n'est soumise à aucune force de compression.

Claims (5)

1. Dispositif de montage étanche de tubes plongeurs (4) dans une bride (2) entourant un passage (3) prévu dans une paroi d'une enceinte (1) contenant un fluide, comprenant un tampon (9) en matière élastomère ayant un corps (10) s'engageant dans la bride (2), ayant une face extérieure (13) et une face intérieure opposée, percé de trous (12) de passage des tubes plongeurs (4), ayant une collerette extérieure (14) s'appliquant contre la face extérieure de la bride (2) et une contre-bride pleine (16) en matière rigide percée de trous (18) pour le passage des parties extrêmes (5, 6) des tubes plongeurs (4) s'appliquant contre la face extérieure du corps (10) du tampon (9), caractérisé en ce que la contre-bride (16) a un diamètre suffisant pour couvrir et comprimer au moins une partie annulaire de la collerette extérieure (14) contre la face extérieure de la bride tandis que la face intérieure du corps (10) du tampon (9) est laissée libre de toute compression.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la contre-bride (16) couvre et comprime la totalité de la collerette extérieure (14) du tampon (9) contre la face extérieure de la bride (2).
3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps (10) du tampon (9) est mis en état de compression radiale quand ce tampon est mis en place.
4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la compression radiale est réalisée par un anneau de frettage (21) disposé sur la face latérale du corps (10) ou des bossages (11).
5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le corps (10) du tampon (9) a un profil en tronc de cône et ses dimensions sont choisies pour que la bride (2) comprime ce corps (10).
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