Brevet FR2086319A1 — publié le 19711231

L'invention concerne les appareils de raccordement de tuyaux et plus précisément, un appareil de ce genre qui sert à établir un raccordement entre un raccord et un tuyau contenu en déformant vers l'intérieur et contre le tuyau le métal du 5 raccord. Il est bien connu d'utiliser des raccords et éléments similaires pour former des raccordements de tuyaux. Habituellement, on forme un joint étanciie à la pression entre des segments de tuyau au moyen de raccordements qui comportent un 10 boulonnage, un vissage ou même un sertissage mécanique. On a découvert un raccord tubulaire qui est décrit dans la demande de brevet français "Raccord à rétasLndre pour assemblage de tuyauterie-," n° 70 34 242 du 24.9*70, au nom de la demanderesse et qui, lorsqu'on le rétreint uniformément et concentriquement 15 vere l'intérieur, se déforme de façon permanente en comprimant un joint pour former un raccordement étanche à la pression avec un tuyau contenu. On connaît des outils hydrauliques capables de déformer des raccords du type à rétreinte et qui sont décrits par exem-20 pie dans les brevets américains n° 1 818 435 et 1 890 016 mais ces outils ont un poids et un volume qui les rend relativement peu mobiles et difficiles à manoeuvrer sans l'aide d'une structure porteuse associée, par exemple d'un treuil etc. Par conséquent, la réalisation de raccordements de tuyauterie au moyen 25 de ces outils antérieurs est limitée aux conditions de l'atelier ou du chantier, où lron peut facilement disposer de la structure porteuse nécessaire. Etant donné que des milliers de raccordements de tuyauterie sont destinés à des installations situées dans des tranchées ou en des endroits similaires 30 ou dans des zones qui par ailleurs sontsuffisamment éloignées pour qu'il soit très difficile sinon impossible d'y amener de tels outils, l'usage de ces outils antérieurs est strictement limité ce qui impose une limitation correspondante à l'utilisation des raccûxis à rétreinte. En outre, étant donné l'immo-35 bilité relative de ces outils antérieurs, les dépenses directes de main dToeuvre attribuables à la formation de raccordements dans des conditions défavorables comme celles qui sont décrites 71 14506 2 2086319 sont considérées depuis longtemps comme excessives sinon prohibitives. Une conséquence naturelle de ces dépenses élevées d'installation est que le raccord à rétMnte est considéré comme peu compétitif car il n'est pas rare qu'on ait recours 5 à des raccords moins désirables mais moins coûteux comme ceux qui sont cités plus haut. Ainsi, bien qu'il soit certainement désirable pour des raisons de commodité comme de prix de revient d'utiliser des raccords à rétreinte, il est reconnu aussi que le raccord ne peut avoir un succès commercial optimal que si 10 l'on dispose plus facilement d'un outil assurant une formation peu coûteuse du raccordement dans des conditions d'utilisation plus universelles. L'invention a pour objet une presse à rétreindre nouvelle, portative et facile à manier, permettant de déformer 15 initialement un raccord du type décrit dans la demande de brevet précité, jusqu'à ce qu'on obtienne un raccordement étanche à la pression avec tin tuyau contenu. Lorsqu'elle est construite selon l'invention, la presse est actionnée hydrauliquement par une pompe hydraulique à main qui lui est reliée de telle 20 sorte que la presse et la pompe ont un poids total d'environ 16 kg. Etant donné qu*un tel poids peut être facilement porté sur de longues distances par l'ouvrier moyen, l'outil est facilement disponible sur des lieux de travail quel que soit leur emplacement, ce qui permet de surmonter un inconvénient 25 majeur des outils à usage similaire de la technique antérieure. Bon seulement l'outil selon l'invention est plus facilement disponible que les outils de la technique antérieure mais grâce à des caractéristiques de construction utilisant une monture articulée entre la matrice de rétreinte et son piston 30 associé, la sûreté et 1'uniformité de rétreinte qui sont nécessaires pour assurer une formation appropriée du raccordement sont notablement accrues. C'est pourquoi l'un des buts de l'invention est de fournir une nouvelle presse permettant de déformer un raccord 35 de tuyauterie à rétrainte pour former, avec un tuyau contenu, un raccordement étanche à la pression. 71 14506 ? 2086319 Un autre but de l'invention est de fournir une presse comme ci-dessus qui puisse être portée à la main de sorte qu'elle est disponible de façon plus universellë sur des lieux de travail que les outils à usage similaire de la technique 5 antérieure» Un autre but de l'invention est encore de fournir une presse portative à rétreindre les raccords qui soit de fonctionnement plus sûr et assure une déformation appropriée du raccord, augmentant ainsi notablement l'utilité de ces raccords 10 et contribuant à une formation uniformément constante et peu coûteuse des raccordements. - La figure 1 est une vue isométrique d'un raccordement de tuyaux formé au moyen de la presse selon l'invention ; - la figure 2 est une vue frontale extérieure d'ensem-15 ble de la presse et d'une pompe hydraulique à main qui lui est reliée ; - la figure 3 est une vue extérieure d'ensemble de la presse de la figure 2, ouverte de manière à recevoir un raccord et un tuyau à raccorder ; 20 - la figure 4 est une vue d'ensemble agrandie de la presse en position inactive, partiellement en coupe pour faciliter la compréhension de ses composants de fonctionnement ; - la figure 5 est une vue agrandie fragmentaire montrant la matrice à patin et le piston de soutien dans leur 25 position la plus déployée vers l'intérieur ; - les figures 6 et 7 sont des coupes agrandies dans la position de formation de raccordement, respectivement suivant les lignes 6-6 et 7-7 des figures 4 et 5 ; - la figure 8 est une élévation latérale suivant la 30 ligne 8-8 de la figure 4 5 - la figure 9 est une élévation en coupe de la plaque de loquet suivant la ligne 9-9 de la figure 4, et" - la figure 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 4. 35 On considérera d'abord la figure i qui montré un raccord à rétreinte appelé' 10 que l'on a déformé au moyen d'une presse selon l'invention pour former un raccordement avec les segments de tuyau 11 et 12. 71 14506 4 2086319 On décrira maintenant la presse selon l'invention, désignée par la référence générale 15» en se référant aux figures 2 à 4- ; elle peut être actionnée au moyen d'un vérin hydraulique à pompage manuel 16 qui lui est reliée par les 5 conduits 17, 18 et 19» Le vérin 16 est d'un type commercial et on l'actionne de manière à engendrer une pression hydraulique au moyen d'un levier de pompe actionné manuellement 20. Lorsqu'on fait tourner la vis moletée 21 en sens inverse des aiguilles d'une montre relativement à la figure 2, elle permet 10 de relâcher la pression engendrée. Un manomètre 22 relié directement au conduit 17 est sensible aux niveaux de pression engendrés par le vérin 16 et est surveillé par 1*opérateur indiquant ainsi lemoment où la formation du raccordement est achevée, ainsi qu'on l'expliquera ci-après. 15 La structure porteuse principale de la presse est formée par un bâti comprenant plusieurs biellettes allongées 26, 27, 28 et 29 pouvant être reliées entre elles et qui forment entre elles une enceinte à 1*intérieur de laquelle peuvent fonctionner les autres composants. Comme on le com-20 prendra en considérant aussi la figure 8, chaque biellette est fourchue à chaque extrémité et forme des espacements 30 et 31 destinés à recevoir une tuyauterie hydraulique, celui d'une extrémité étant rétréci relativement à l'autre de manière à permettre une adaptation à l'extrémité complémentaire 25 de la biellette adjacente. Un pivot amovible 32 fixé à la poignée 34 relie les biellettes 28 et 29 tandis que des pivots fixes 33 relient les biellettes 27 et 28, 26 et 29 et qu'un pivot fixe 35 qui constitue un axe de pivotement permettant d'oumr la presse relie les biellettes 26 et 27. 30 Des poignées 40 et 41 munies d'appuie-doigts 42 per mettent à l'opérateur de porter ou d'ouvrir facilement la pression selon les besoins. Quand la presse est fermée, les extrémités opposées des poignées 40 et 41 sont placées l'une contre l'autre (voir aussi figure 9). En même temps, une 35 plaque de loquet 43, fixée au moyen de vis à têtes 47 dans l'évidement 44 situé entre les moyeux 45'êt 46 de la poignée 40, pénètre dans l'évidement 51 situé entre lés môyéux 49 et 71 14506 5 2Ô86319 50 de la poignée 41. Dans cette position, l'extrémité à languette de la plaque de loquet 43 est retenue élastiquement par un oliquet à bille 55 sollicité vers le bas par un ressort de compression 56 et agissant de manière à définir la position 5 fermée de la presse pour la réception du pivot 32. Pour ouvrir la presse comme le montre la figure 3 de façon qu'elle reçoive un segment de tuyau 11 ou 12 et un raccord 10, on commence par enlever le bras 34 et le pivot 32 en retirant latéralement ce dernier. En tirant les poignées 40 10 et 41 en sens opposé, on dégage alors la plaque de loquet 43 du cliquet 55 et les ensembles se séparent en pivotaant autour de l'axe du pivot 35 jusqu'à ce qu'ils soient ouverts dans la mesure-voulue. Ensuite, on referme l'ensemble en insérant à nouveau le pivot 32 de manière à mettre la presse en état 15 de commencer une opération de rétreinte. Du vérin 16, du fluide hydraulique sous pression est envoyé par les conduits 18 et 19 à des bras de butée allongés 60 et 61 fixés à l'arrière des biellettes respectives 26 et 27 et présentant chacun une perforation d'admission 62 ouverte 20 en son centre et destinée à recevoir l'extrémité de liaison 63 du conduit d'amenée du fluide. Un ressort 64 enroulé autour de chaque extrémité de conduit et engagé dans des gorges hélicoïdales 65 de la paroi de la perforation assure la flexibilité orientée du conduit au point de liaison. Du fluide 25 hydraulique disponible à l'endroit de la liaison 63 est alors amené à chacune des biellettes 26 à 29 par le coude 71 et le raccord 70 qui mène à la douille filetée d'entrée 68 prévue dans la portion centrale 67 de la biellette adjacente. A leur tour, les biellettes 28 et 29 reçoivent du fluide par la 30 liaison intermédiaire de tuyauterie 74 reliée en série à leurs douilles d'entrée 68 et partant des douilles filetées de sortie 69 des biellettes respectives 26 et 27.,. Avec chacune des douilles 68 et 69 de la portion centrale de biellettes 67 communique librement un alésage de 35 cylindre 77 servant à contenir un piston 90 et dont l'axe est orienté radialement vers l'intérieur de la presse et décalé latéralement relativement à la direction longitudinale de la 71 14506 6 2086319 biellette. Comme on peut le voir, les axes de tous les cylindres sont décalés angulairement entre eux de 90°, symétriquement autour du bâti. Dans chaque cylindre 78 s'avance vers l'intérieur \in renflement 78 perforé coaxialement en 79 et élargi en 5 80 de uanière à contenir une broche 81 qui fait saillie vers le bas au-delà de la saillie, d'une distance déterminée par le réglage de la vis 82. ïïn anneau torique élastique annulaire 85 et un anneau de soutien 86, contenu chacun dans une gorge annulaire 87 de la broche, empêchent le fluide hydraulique de fuir 10 le long de la broche. Le piston 90 est contenu dans le cylindre 77 de manière à se rapprocher et à s'éloigner radialement du centre de la presse. Près de l'extrémité postérieure ou supérieure du piston se trouve une gorge annulaire 91 qui contient un anneau torique 15 92 et un anneau de soutien 93 assurant un glissement étanche contre la paroi du cylindre. Comme on le voit surtout par les figures 4 et 5» lrarrière du piston, là où il est exposé au fluide hydraulique, est évidé en 96 et se termine par un sommet en pointe 97 dans lequel peut s'engager l'extrémité de la 20 broche 81. Le degré de saillie de la broche 81 quand elle s'appuie contre le sommet 97 définit ainsi la position la plus intérieure du piston, assurant un espacement ouvert 98 par lequel la communication est maintenue constamment, pour le fluide, entre les douilles d'entrée 68 et de sortie 69, de 25 façon que du fluide soit amené aux biellettes 27 et 29 par les liaisons 74. La face la plus intérieure 100 du piston est de forme sphérique de manière à s'adapter de façon complémentaire dans l'évidement sphérique 101 de la matrice à patin 102 et à former un joint à rotule qui permet entre ces élé-30 ments un mouvement articulé ou dans une certaine mesure un mouvement universel. La lame racleuse annulaire 94 empêche les impuretés de se loger entre le piston et la paroi du cylindre lorsquele piston se retire de sa position déployée de la figure 5 à sa position normalement inactive de la figure 4. 35. Comme on peut le voir par les figures 4 et 5, chaque patin de matrice 102 comprend un corps 111 dont la position supérieure contient l'évidement 101 et dont la portion infé 71 14506 7 2086319 rieure contient la face arquée de formage 112, l'évidement de patin 101 est nonté de façon serrée contre le piston 90 par un étrier de retenue 106, qui permet une coopération de glissement et qui entoure la matrice en dessous de l'épaulement 5 107. Les étriers sont reliés à leur tour à leurs extrémités opposées à des ressorts à boudin 108 fixés par leur extrémité libre dans un creux fixe 109. Grâce à cette liaison, le patin 102 est monté de façon telle qu'il est constamment sollicité élastiquement vers une position alignée axialement sur le 10 piston mais qu'il est tout de même capable d'un mouvement articulé pour des raisons qui seront expliquées. En même temps, les ressorts 108 assurent un rappel élastique du piston et du patin de la position relative de la figure 5 à celle de la figure 4, quand la pression est relâchée. 15 La face de formage 112 de la matrice a une extension angulaire d'environ 90° pour le diamètre qui se présente lorsque les quatre patins sont complètement déployés à la façon de la figure 5, de manière à former entre patins adjacents une surface circulaire de rétreinte pratiquement continue. Pour 20 la rétreinte de raccords conçus pour une dimension nominale de tuyau de 5 cm, le diamètre initial non déployé formé par les faces séparées de patin 102 comme le montre la figure 4 est de l'ordre de 7,6 cm. Il faut noter ici que l'aire postérieure du piston contre laquelle du fluide hydraulique agit 25 est notablement plus grande que l'aire de formation de face du patin de matrice annexé, de manière à réduire au minimum la pression nécessaire à la rétreinte. Le rapport des aires est sujet à des variations en fonction du choix de la matière et/ou de la structure mais dans un mode d'exécution préféren-30 tiel de presse destiné à des tuyaux de 5,1 cm, le rapport de l'aire du piston à celle du patin est d'environ 1 1/2 : 1 au moins. Gomme on peut le voir par les figures 6 et 7, l'alignement axial ou orientation des patins relativement au raccord 35 déformable est facilité par-un tampon postérieur 113 et un tampon postérieur 114, dirigés vers l'intérieur. Les tampons sont fixés de façon usuelle respectivement aux faces postérieure et antérieure 115 et 116 des patins, grâce à une plaque 14506 8 2086319 de patins 117 qui les entoure et qui est liée en position par lin enroulement de fil métallique 118. Comme le montre la figure 6, le tampon postérieur 113 se dirige vers l'intérieur de la paroi du patin de manière à se loger dans un évidement an-5 nulaire de raccord 119. Des éléments ou arc-boutants 124 fixés au centre de chaque biellette à l'extrémité intérieure de la presse et dont chacun est décalé à peu près perpendiculairement aux arcs-boutants adjacents, se dirigent vers l'intérieur et aboutissent à un bord terminal 125 légèrement décalé relative-10 ment à la surface périphérique 126 du1 raccord en cet endroit. Dans cette disposition, les arcs-boutants donnent à l'opérateur une indication visuelle de l'orientation pratiquement coaxiale de la presse relativement au raccord et en même temps, ils empêchent un déplacement angulaire ou défaut d'alignement nota-15 ble de la presse sur le raccord quand la rétreinte commence. Chaque arc-boutant 124 présente deux fentes 127 permettant un préréglage variable au moyen de boulons 128. Deux plaques de butée 134 situées à l'extrémité extérieure opposée de la presse au-delà du raccord se dirigent aussi radialement vers l'inté-20 rieur jusqu'à s'appliquer à peu près à la surface 135 du tuyau, eupêchant encore mieux un défaut d'alignement de la presse sur le raccord quand le cycle de rétreinte commence. Pour actionner la presse, on com-aence par amener l'ensemble de la figure 2 sur un lieu de travail où il s'agit de 25 raccorder un raccord 10, contenant un joint 13, à des segments de tuyau.11 et/ou 12. On enlève la poignée 34 et le pivot 32 ce qui permet d'ouvrir la presse à la façon de la figure 3 et ensuite, ou peut placer la presse autour de l'accouplement et du segment de tube préalablement ; placés en position de raccor-30 dement. On ferme alors la presse jusqu'à ce que le loquet 43 reçoive le cliquet à bille 55, après quoi- on insère à nouveau la poignée 34 et le pivot 32 pour bloquer la presse dans sa position .de travail. Une fois que l'on- a aligné âxialement la presse au moyen des tampons postérieurs 113, des arcs-bou-35 tants 124 et des plaques de butée. 134, l'opération de rétreinte peut coagencer. 14506 9 2086319 L'opérateur amorce la rétreinte en actionnant manuellement la poignée 20 du vérin pour engendrer une pression de fluide qui s'applique à chaque piston 90. A mesure que le niveau de pression s'accumule, tous les patins 102 commencent conjoin-5 tement à se mouvoir radialement vers l'intérieur jusqu'à ce qu'ils s'appliquent à la périphérie du raccord, contenue généralement entre les tampons 113 et 114. Quand on continue de pomper, la pression appliquée augmente encore et lorsqu'on arrive à la limite élastique de la paroi du raccord, celui-ci 10 commence à se déformer concentriquement vers l'intérieur par rétreinte, en direction du tuyau. A mesure que le raccord se resserre, le joint 13 est comprimé uniformément et appliqué de façon étanche à la pression entre la périphérie du tjyau et la surface intérieure du raccord. Quand il s'est produit une 15 rétreinte suffisante, la formation du raccordement est terminée. La grandeur de pression nécessaire pour assurer la rétreinte varie selon les propriétés de la matière du raccord qui sont influencées à leur tour par son diamètre mais on a trouvé qu'avec le rapport indiqué plus haut entre l'aire du piston et 20 celle du patin, il faut une pression relative d'environ 490 kg/cm pour un tuyau de grandeur nominale de 5,1 cm. L'opérateur peut facilement détecter cette pression en observant visuelle-ment le manomètre 22, jusqu'à ce que celui-ci marque 490 kg/cm ; il ouvre alors le bouton 21 pour relâcher la pression engendrée 25 en permettant au fluide de revenir au vérin 16. Après le relâchement de la pression, les pistons et les patins sont rappelés élastiquement, après quoi on enlève la presse en retirant à nouveau le pivot 32. L'opérateur est alors prêt à passer à l'emplacement de raccordement suivant et à répéter le cycle de 30 travail. On décrit ci-dessus une presse portative nouvelle permettant de rétreindre des raccords et qui permet, une application plus universelle dans des conditions locales considérées antérieurement cornue impropres à la formation de ces raccorde-35 ments. La presse est très sûre et extrêmement rapide et permet de former complètement le raccordement en 4 minutes environ en moyenne par rapcord. Etant donné le mouvement articulé assuré 71 14506 10 2086319 entre le patin et le piston, il n'est plus nécessaire de prévoir un bâti latéral lourd pour résister à la poussée latérale et il suffit que le bâti soit capable de résister à la poussée radiale. Etant donné que les matrices de formage ne sont pas 5 fixées à demeure à "leur face de piston associée, on évite évidemment tout grippage que pourrait autrement subir celui-ci par suite dTune charge inégale et en même temps on peut utiliser des pistons relativement courts qui peuvent être facilement centrés. Si la presse n'est pas initialement centrée sur le 10 raccord, un mouvement articulé du patin assure encore un reo-serrement uniforme contre le patin. Dans un mode d'exécution préférentiel, on a décrit la presse comme présentant des extrémités intérieure et extérieure de structure différente au point qu'une orientation interchangeable n'est pas permise relative-15 ment au raccord mais il est évident que cette orientation interchangeable pourrait être assurée par des détails de construction semblables aux deux extrémités. On pourrait apporter de nombreuses modifications à la construction ci-dessus et obtenir de nombreux modes d'exécu-20 tion apparemment très différents de l'invention sans sortir du cadre de celle-ci et il est donc entendu que les dessins et la description ne sont pas limitatifs. 71 14506 11 2086319 HEVEEDICAÏIOUS 1. Presse à rétreindre portative destinée à des racoords de tuyauterie du type à rétreinte et caractérisée par le fait qu'elle comprend, en combinaison : 5 a) un bâti formant de façon générale une enceinte qui peut entourer un raccord et un tuyau à raccorder, b) une entrée de fluide prévue dans le bâti pour recevoir du fluide hydraulique sous pression, c) plusieurs pistons pouvant être actionnés hydrau-10 liquement, décalés angulairement de façon symétrique autour du bâti et communiguant avec l'entrée de fluide, chaque piston pouvant se mouvoir hydrauliquement de façon concomitante entre une première position maintenue en l'absoce d'arrivée de fluide hydraulique sous pression à l'entrée 15 et une deuxième position où il fait saillie vers 1*arrière relativement à l'enceinte, sous l'action de fluide hydraulique souspression qui arrive à l'entrée, d) un patin de matrice prévu sur l'extrémité intérieure de chacun des pistons, chaque patin présentant une 20 face arquée de rétreinte et étant maintenu en un point écarté d'une portion de raccord à rétreinte placée dans l'enceinte guand le piston est dans la première position tandis qu'il s'applique en vue de la rétreinte contre la portion de raccord quand on amène le piston à la deuxième 25 position, et e) des moyens de montage des patins sur leurs pistons respectives qui permettent entre eux un mouvement relatif d'articulation. 2. Presse selon la revendication 1, caractérisée par le fait 30 qu'elle comprend une pompe hydraulique à main dont la sortie est reliée à l'entrée de fluide. 3. Presse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bâti est formé de plusieurs biellettes allongées pouvant être relises «rrnre à leurs ^xtréxités. 71 14506 12 2086319 4« Presse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque piston présente une aire à*actionnement hydraulique notablement supérieure à l*aire effective de la face de rétreinte de la matrice montée sur ce piston. 5 5. Presse selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le rapport de l'aire d'actionnement du piston à l'aire de la matrice est d'au moins 11/2 : 1. 6. Presse selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de montage comprennent tua joint à rotule, 10 le patin ou le piston étant muni d'une saillie au moins partiellement sphérique tandis que le piston ou le patin, respectivement, est muni d'un évidement au moins partiellement sphérique destiné à recevoir la saillie. 7. Presse selon ia revendication 6, caractérisée par le fait 15 qu'elle comprend des moyens de sollicitation qui maintiennent l'adaptation entre chaque patin et son piston et qui sollicitent généralement le patin vers une position prédéterminée d'alignement entre eux. 8. Presse selon la revendication 6, caractérisée par le fait 20 qu'au moins un des patins comprend des moyens d'alignement qui se dirigent radialement vers l'intérieur de manière à s'adapter à une surface d'évidement de référence d'une périphérie de raccord, afin d'assurer généralement la mise en place des patins en direction axiale relativement à la 25 portion de rétreinte d'un accouplement. 9. Presse selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'au moins un des patins comprend des moyens d'alignement qui se dirigent radialement vers l'intérieur de manière à s'adapter à une surface d'évidement de référence d'une 30 périphérie de raccord, afin d'assurer généralement la mise en place des patins en direction axiale relativement à la portion de rétreinte d'un accouplement. 10. Presse selon la revendication 9, caractérisée par le fait que chacun des patins comprend les moyens d'alignement 35 mentionnés. 71 14506 13 2086319 11. Presse selon la revendication 9» caractérisée par le fait qu'elle comprend plusieurs éléments décalés angulairement autour d'une extrémité du bâti et dont chacun fait saillie vers l'intérieur de l'enceinte pour se terminer en un 5 point adjacent radialement à la périphérie d'un raccord ou d'un tuyau, afin d'assurer généralement l'alignement coaxial sur un raccord et un tuyau.