Brevet FR2229009A1 — publié le 19741206

La présente invention a pour objet un perfectionnement aux raccords de fluides pour hautes pressions, du type à bague à sertir, en matière ductile. Ces raccords présentent une universalité la plus complète et sont destinés aux tubes de toutes matières de fortes ou de faibles épaisseurs, et de qualité d'état de surfaces variées, meme les plus mauvaises (tubes étirés à chaud, tubes soudés...). Pour des pressions de fonctionnement d'appareils hydrauliques de l'ordre de 600 bars, avec des coups de béliers de 1200 à 1800 bars, il y a peu de raccords courants et de fabrication économique qui résistent à ces pressions. On connaît des raccords à bague coupante qui s'ancrent dans le tube par une ou deux aretes s'engageant dans la matière constituant le tube (figure 1). Ce type de bague présente des limites d'utilisation de pression que lion s'est efforcé d'améliorer par des détails de réalisation. Mais malgré tout, elles ne sont pas satisfaisantes pour les hautes pressions. Les bagues de ces raccords ne résistent pas aux efforts très importants et souvent se déforment en se galbant ce qui occasionne des fuites par pertes de serrage, notamment sur des tubes recuits, facilement déformables. Ces raccords comportent des bagues en acier traité ce traitement effectué pour augmenter la dureté des lèvres coupantes, est coliteux, rend plus fragiles les bagues et il nuit au sertissage. Les bagues à lèvres coupantes ne serrent vraiment le tube qu'à l'avant à la lèvre coupante et à l'arrière, le serrage du tube au centre étant soit insuffisant, soit faible et en tout cas non efficace sur toute la longueur. Ce type de raccord à bague coupante déforme et rétrécît les tubes minces d'un façon excessive. On connaît aussi d'autres dispositifs de raccords hautes pressions, où l'on a essayé de remédier à la difficulté relative à la tenue du tube sur la bague, en solidarisant avant montage la bague et le tube par différentes méthodes. La soudure de la bague sur le tube présente les inconvénients d'être coûteuse, lente, peu pratique et de recuire excessivement la bague et le tube. On utilise également le vissage de la bague sur le tube (figure 2). Mais si cela donne un bon accrochage sur le tube, il en résulte un usinage coûteux et peu pratique du tube et il ne permet pas d'utiliser des tubes de faible épaisseur et de grande résistance. On connait également un dispositif dans lequel le tube est solidarisé de la bague par expansion de ce tube dans des formes en creux préparées dans la bague (figure 3). Ce dispositif a pour but d'essayer de remédier à la plupart des inconvénients des raccords hautes pressions, mais il en demeure encore de nombreux et d'importants. Ce dispositif interdit l'utilisation de tubes épais, et il nécessite l'emploi de tubes recuits ou présentant un recuit local. Par ailleurs, il nécessite un état de surface des tubes, bon à très bon, et il fait travailler le tube à l'expansion au dessus de la limite élastique, sans aucune sécurité de vérification de la non rupture du tube dans la partie centrale de la bague. Souvent les dispositifs précédents ne supportent pas sans inconvénients graves un resserrage et ils interdisent de pouvoir changer une bague, en cas d'insuccès, obligeant ainsi à refaire la tuyauterie. Par le brevet français n0 1 077 450, on connatt un raccord pour tuyauterie à fortes pressions qui est constitué d'un corps présentant un alésage et à chaque extrémité une partie filetée extérieure sur laquelle est vissé un écrou, ledit corps et ledit écrou présentant intérieurement et respectivement une surface conique qui est en contact avec une gague biconique comportant des arêtes circulaires serties sur un tube préalablement rainuré à l'aide d'un appareil à molettes ou tout autre système de rainurage. Ce dispositif qui a donné de bons résultats à des pressions relativement importantes est limité parce que la bague n'est pas assez robuste et parce qu'elle est insuffisamment enveloppée par le corps et ltécrou pour résister aux très hautes pressions. Le but de la présente invention est donc de remédier à tous les inconvénients déjà mentionnés et de réaliser un raccord universel présentant les avantages énumérés ci-après - raccords hautes pressions à bague de sertissage économique, en métal ductile, non traité, de sertissage facile, ne donnant pas d"aetions coupantes sur le tube. - raccords à moyen d'étanchéité supérieure à tous ceux existant actuellement. - raccords dont la bague est indéformable aux efforts de la pression. raccords permettant l'utilisation de toutes les matières de tubes, de toutes les épaisseurs, fortes, moyennes, ou faibles, tous les tubes à état de surface médiocre, y compris les tubes étirés à chaud, soudés. (variétés de raccords en stock réduites). - raccords résistant à tous desserrages par vibrations. - raccords pouvant être resserrés sans inconvénients et sans déformations dangereuses pour le tube ou le raccord. - raccords pouvant être démontés et remontés en conservant toute l'étanchéité d'origine. - raccords permettant l'élimination d'une bague et son remplacement, en conservant intégralement là tuyauterie. - raccords ne demandant qu'une préparation minime et économique, montables par un personnel non professionnel, permettant à celui-ci un contrôle visuel très simple de la qualité des surfaces d'étanchéité préparées. L'ensemble du tube de la bague et de l'écrou permettent l'utilisation drun corps de raccord de forme classique, filetage et cane et même de corps de raccords d'un type très répandu et normalisé. Conformément à la présente invention, la bague à sertir en métal ductile possède une partie centrale tubulaire très courte, de forte épaisseur, flanquée de chaque ctté de parties coniques de dimensions et de conicité différentes. La partie centrale tubulaire comporte du côté du cone le plus faible une partie radiale comportant une lèvre d'étanchéité formée par un cône de très fort angle au sommet. La bague est ainsi constituée de trois parties : à savoir, une première partie conique de sertissage rapide, une deuxième partie conique de section renforcée de sertissage final, et une troisième partie centrale, courte de section constante nettement plus forte et indéformable, possèdant une lèvre d'étanchéité radiale. L'ensemble de la bague est pratiquement complètement enveloppé et recouvert, soit par l'écrou, soit par le corps de raccord. Les surfaces d'étanchéité externes de la bague couvrent 50 % de sa surface externe. Les surfaces d'étanchéité internes de la bague avec le tube égal la surface totale interne de ce tube, donc 100%. De ce fait, le raccord perfectionné est insensible aux coups de béliers ou chocs dus à la pression, car l'ensemble est statique et se comporte de telle sorte que la bague fait partie intégrante du tube, par imbrication totale avec ce dernier. La capacité de résistance à la pression est augmentée et les efforts de cisaillement sur les arêtes pour l'accrochage de la bague sur le tube sont limités. On obtient également une limitation des efforts radiaux dans la zone interne du cône femelle dans le corps du raccord. La partie centrale tubulaire de la bague permet d'augmenter très fortement la section utile de la bague et par suite d'éviter toute flexion de cette dernière et toute déformation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé, dans lequel - La figure 4 est une vue d'un raccord perfectionné suivant l'invention. - La figure 5 est une vue en coupe d'un raccord monté sur un tube comprenant une fourrure intérieure. - la figure 6 est une vue de la bague avec une lèvre semi-rigide. - La figure 7 est une vue de la bague avec une lèvre arrondie. - La figure 8 est une vue de la bague avec une lèvre en forme d'arête. A la figure 4, on a représenté un raccord qui comprend un corps 1 présentant un filetage 2 sur lequel est vissé un écrou 3. Le corps 1 et écrou 3 présentent intérieurement et respectivement des surfaces coniques 4 et 5 qui sont en contact avec des surfaces coniques correspondantes d'une bague biconique 6 sertie sur l'extrémité d'un tube 7. Le dimensionnement du corps 1 et de l'écrou 3 a été prévu pour qu'en tous points ces pièces soient extrêmement rigides et indéformables La bague biconique 6 est réalisée en un métal malléable pour favoriser le sertissage sur le tube par déformation permanente et écrouissage final des parties en contact, et pour interdire toute action coupante sur le tube. Le choix des conicités et des sections de la bague répond à des règles précises dans le but de contrôler et d'imposer le déroulement du sertissage en deux phases. Entre les parties coniques, la bague 6 présente une partie très courte 9 s'étendant dans un espace 10 situé entre le corps 1 et l'écrou 3, ladite partie 9 présentant un diamètre uniforme très supérieur au diamètre des parties coniques et interdisant, le sertissage étant effectué, les déformations de la bague soit radialement, soit suivant les génératrices du tube. Cette partie 9 comporte une arête 13 qui vient en contact avec une face radiale 12 du corps lors du sertissage d'une partie mince 14, ce qui est une caractéristique essentielle de l'invention. De ce fait, la tenue du tube reste maximum, ainsi que 1:étanchéité et la résistance mécanique aux sollicitations de toutes sortes. Une des caractéristiques principales de l'invention est la cohésion : bague-tube différente d'une bague classique. La tenue du tube est réalisée non plus par la seule résistance d'arêtes de sertissage mais en plus par un serrage des parties lisses de la bague sur le tube. Ce serrage réalisé par le sertissage de la bague en métal ductile (s'écrouissant en fin de sertissage), enserre les génératrices du tube pour aboutir à une friction et un pincement du tube, tout-à-fait voisin de ceux que l'on obtient lors d'un emmanchement dur. La bague et le tube sont intimement liés et serrés. A l'effort de la pression pour séparer le tube de sa bague, s'offrent donc - 1) la résistance d'arêtes-multiples de section importante parfaitement serties et, - 2) la friction réalisée par le serrage du tube sur toutes les surfaces lisses internes de la bague. La bague haute pression est caractérisée également par deux groupes d'arêtes (préparés de sertissage 8 et 16), occupant une position précise à chaque extrémité de ladite bague. Le tube 7 muni de la bague 6 étant monté dans le corps I et l'écrou 3, on procède à la première phase du serrage. Ce qui a pour effet par réaction sur les surfaces coniques 4 et 5 de faire pénétrer par fluage la matière constituant les autres de la bague dans les rainures 8 du tube. La fin de cette première phase du serrage est atteinte lorsque l'extrémité 12 du corps de raccord est en contact avec la lèvre d'étanchéité radiale 13 de la partie de diamètre uniforme 9 de la bague. On constate que l'effort de rétreint de la partie 14 de la bague 6 sur le tube est totalement limité à partir de cette phase de l'assemblage. D'une part, la partie de bague de faible diamètre 14 est parfaitement sertie dans le tube et d'autre part, les parties coniques 4 et 5 du raccord et de la bague sont solidement encastrées. La deuxième et dernière phase du serrage provoque une compression globale de toutes les parties de bague placées à l'extérieur du corps de raccord par un effort convergent vers le centre du tube. Cette compression provoque tout -d'abord par réaction entre les parties coniques 5 de l'écrou 3 et de la bague 6 et la lèvre d'étanchéité 13 le sertissage des arêtes 16 de la bague dans les rainures du tube 7 en réalisant en même temps un encastrement entre les deux parties coniques La lèvre d'étanchéité 13 de la bague 6, fortement pressée sur la face 12 du corps de raccord, donne une étanchéité supplémentaire, très importante, qui s'ajoute à l'étanchéité du cône 4. Dans le même temps le serrage applique énergiquement les parties lisses internes de la bague sur les génératrices du tube, les enserrant de telle façon que l'on aboutit à une friction et un pincement du tube tout à fait voisin de ceux que l'on obtient lors d'un emmanchement dur. L'importante section de la partie 9 de la bague interdit la déformation de celle-ci sur le tube et réciproquement, de manière à conserver l'avantage acquis par le sertissage des deux groupes de trois arêtes sur le tube et le serrage sur les parties lisses. De cette façon, la compression radiale assure pleinement l'étanchéité totale et renforce la résistance à l'arrachement par contact continu (sertissage des rainures du tube et des arêtes de la bague# ainsi que par serrage des parties lisses du tube et de la bague. La compression radiale limitée de la bague 6 par le cône 4 du corps 1, et la compression plus difficile de la bague par le cône 5 de l'écrou sur la partie forte 15 de ladite bague ne produisent qu'une faible déformation radiale du tube, donnant un taux de travail de compression inférieur à la limite élastique de la matière du tube. L'écrou 3 est freiné contre tous desserrages ou vibrations par le coincement et l'écrouissage de sa partie conique 5 en contact sur toute la longueur de son cône avec le cône d'angle identique de la bague 6. La préparation des deux groupes de rainures 8 et 16 effectuée sur le tube 7 et réalisée normalement avec un outillage à molettes est réalisée par refoulement du métal et non par enlèvement de métal, ce qui a l'avantage de ne pas couper les fibres du métal et ainsi de ne pas diminuer la résistance du tube. Les fonds et les hauts des arêtes possèdent des rayons de petits diamètres, évitant les angles vifs. Par ailleurs, cette opération de rainurages neutralise les défauts éventuels de la surface extérieure du tube, tout en assurant un accrochage positif et contrôlable de la bague. En effet, après le rainurage, il est facile et normal de faire un contrôle visuel de la qualité des surfaces d'étanchéité de ces rainures avant le montage. L'état de surface nécessaire à l'étanchéité est obtenu dans ces rainures quelle que soit la qualité du tube employé. Cela permet d'employer toutes les qualités de tubes tubes épais, tubes minces, tubes recuits, tubes non recuits, tubes étirés à froid sans soudure, tubes étirés à chaud sans soudure, tubes étirés à chaud avec soudure, toutes les sortes de métal et aussi même les tubes plastiques. On peut voir sur la figure 4 que la position de l'extrémité du tube 7 est précise et rigoureuse par rapport à l'extrémité 12 du raccord 1. il est remarquable de constater que les rainures 8 étant d'une profondeur constante dans tous les diamètres et les dimensions de raccords, la position du bout du tube 11 reste la même dans tous les cas et dans toutes les dimensions de raccords.Le tube luiwmeme est positionné dans la bague par les rainures 8, et la bague positionnée par rapport au bout 12 du raccord 1 par sa lèvre d'étanchéité 13 appuyée sur la face radiale du raccord 12 On peut voir sur la figure 4 que lors d'un démontage et d'un remontage de l'ensemble du raccord, les cônes se remettent dans la position correcte, la lèvre d'étanchéité 13 reprend appui sur la face 12 du raccord et que le cône 5 de l'écrou peut être resserré avec vigueur, procurant l'étanchéité initiale du raccord. Il est donc facile de monter et de démonter un raccord de ce type. Au remontage le tube rend la position exacte et rigoureuse qu'il avait dans le premier montage. On peut aussi voir sur la figure 4 que si un défaut d'étanchéité était constaté, il est toujours possible de resserrer l'écrou 3 donnant ainsi une compression plus grande au cône 5 et à la partie 15 de la bague 6, et une étanchéité plus grande de la lèvre d'étanchéité 13 sur la face 12. Le resserrage en vue d'assurer un complément de compression et une amélioration de l'étanchéité est donc toujours possible Ceci est fait sans occasionner des déformations importantes du tube et par une compression régulière de la bague 6. Si, éventuellement, il était nécessaire de changer une bague, ce type de raccord est un des seuls permettant de le faire. Pour cela, il suffit de sortir le tube et sa bague du raccord, de dégager l'écrou 3, et de scier la bague 6 d'une façon parallèle à l'axe du tube,en s'arrêtant avant d'attaquer le tube avec la scie. Il faut donner deux coups de scie identiques sur la bague qui ne tient plus que par ses arêtes 8. Ensuite avec un fort tournevis, il est facile de casser la bague en deux. On a ainsi récupéré complètement le tube et il suffit de reglisser une bague neuve sur ce tube et de remonter l'ensemble avec sa bague 6 neuve dans le raccord pour obtenir un raccord de qualité hautes pressions. Il est remarquable qu'aucune des formes des autres raccords ne permette de faire l'opération du remontage de la bague. Celle ci est toujours gênée par des lèvres en relief sur le tube. A la figure 5, on a représenté le même raccord monté sur un tube plastique 16 qui est muni intérieurement d'une fourrure 17 qui est de préférence métallique et qui présente une fente 18, afin de permettre un engagement plus facile de la fourrure dans le tube. A la figure 6, on a représenté un autre mode de réalisation de la bague 6 dans laquelle il est prévu une gorge 19 située derrière la lèvre 13. Cette disposition permet de donner une semi-rigidité à la lèvre 13. A la figure 7, on a représenté une bague 6 qui comporte une lèvre 13 présentant un bord arrondi 20 par lequel elle est en contact avec la face radiale 12 du corps 2. A la figure 8, on a représenté une bague 6 qui comporte une lièvre 13 présentant une extrémité 21 en forme d'arête qui est en contact avec la face radiale 12 du corps 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor- tées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Perfectionnement aux raccords pour tuyauteries hautes pressions, du type bague à sertir, comprenant un corps rigide présentant un alésage et à l'une de ses extrémités une partie filetée extérieure sur laquelle est vissé un écrou rigide, ledit corps et ledit écrou présentant intérieurement et respectivement une surface conique qui est en contact avec une bague biconique en métal ductile dissymétrique, sertie par ses arêtes, dans des rainures circulaires préparées à l'extrémité du tube, ladite bague présentant entre les parties coniques une partie centrale de diamètre supérieur à celui des parties coniques, caractérisé en ce que la partie centrale de la bague comporte une lèvre d'étanchéité radiale en appui sur l'extrémité radiale du corps de raccord. 2) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague comporte d'un côté de sa partie centrale un cône de faible conicité et de faible épaisseur et de l'autre côté un cône de plus forte conicité et de forte épaisseur. 3) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cône de la bague de plus forte conicité et de forte épaisseur présente un même angle que celui de l'écrou. 4) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague biconique en matière ductile est sertie d'une façon régulière sur toute sa longueur, par déformation permanente et écrouissage des parties en contact. 5) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface conique de l'écrou et du corps de raccord enveloppe sensiblement la totalité de la bague. 6) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces d'étanchéité externes de la bague avec le corps et l'écrou, représentent 50 % de la surface extérieure de la bague. 7) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface interne d'étanchéité est en contact dans sa totalité avec la surface complémentaire du tube, ladite surface présentant deux groupes d'arêtes à chaque extrémité de la bague et des parties cylindriques. 8) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité radiale, en forme de cône sensiblement plat, est susceptible de venir en butée contre la face radiale du corps en fin de sertissage de la partie conique la plus mince de la bague. 9) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que en arrière de la lèvre d'étanchéité radiale il est prévu un évidement pour constituer une lèvre semirigide. 10) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité radiale présente un bord arrondi en contact avec la face radiale du corps. 11) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la lèvre d'étanchéité présente une forme en arête. 12) Perfectionnement aux raccords suivant la revendication I, caractérisé en ce que le tube en matière plastique est muni d'une fourrure intérieure éventuellement fendue et s'étendant sur au moins la longueur de la bague.