Brevet FR2247664A1 — publié le 19750509

L'invention concerne un compensateur articule pour des changements de longueur ou des composantes de changement de longueur, ayant lieu transversalement à son axe, de conduites qui lui sont raccordees, compensateur dans lequel, entre deux tronçons de tuyau, est monté au moins un élément tubulaire élastique en forme de soufflet ou similaire, les deux tronçons de tuyau étant accouplés par au moins deux organes de traction qui sont fixés à eux et sont disposés sur la face externe du compensateur, lesdits organes étant constitués chacun par au moins deux bras qui se chevauchent à leur extrémité libre située entre les tronçons de tuyau, où ils sont réunis entre eux de manière articulée. Dans des compensateurs connus de ce genre, les bras sont réunis entre eux dans la zone de leur chevauchement par un axe d'articulation. En raison des forces de traction élevées devant astre supportées par les bras et pouvant atteindre DO-tonnes par exemple, il se produit, entre l'axe et les bras, des forces de frottement considérables, susceptibles d'entraSner rapidement, à l'intérieur de 11 articulation de jonction, un grippage preudiciable à la sûreté de fonctionnement du compensateur ou pouvant mEme le rendre inutilisable. L'axe est soumis de plus à des forces de basculement notables, s'accompagnant d'une pression sur les arêtes. Pour y remédier, on a proposé déjà dtexécuter l'un des bras sous la forme d'un bras double, attaquant l'axe de part et d'autre de l'autre bras correspondant. Par ce moyen, on a pu réduire éventuellement les phénomènes d'usure précités, mais sans les faire disparaetre, L'invention a donc pour but de réunir de manière articulée les organes de traction d'un compensateur articulé, de façon que des mouvements de déviation ne puissent plus engendrer de forces de frottement.Elle vise en même temps à simplifier et normaliser l'agencement et la disposition des organes de traction pour en abaisser les frais de fabrication et d'usinage et, par suite, le prix de revient global du compensateur articulé. Partant d'un compensateur articulé du type mentionné au début, I1 invention atteint ce but par le fait que chaque bras est muni, dans la zone de chevauchement commune, d'une saillie orientée vers l'autre bras radialement par rapport au eompensateur, que les saillies s'engagent l'une derrière 1'autre et se soutiennent mutuellement, sous il action de la force de traction, par leurs faces se faisant vis-à-vis en direction radiale du compensateur, et que les faces d'appui engrènent l'une dans l'autre par des dentures, pratiquées suivant des arcs de cercle identiques mais de sens opposés autour d'un axe passant par le milieu transversal des bras. Grâce à ces mesures prises conformément à l'inven- tion, les bras roulent lI un sur 11 autre en développante sans frottement dans la zone de 11 articulation par les surfaces formées sur eux, la denture assurant entre eux une liaison par conjugaison de formes telle que la composante de la force de traction stexerçant en direction tangentielle aux arcs de cercle ne peut pas déplacer les bras l'un par rapport à l'autre.De plus, les bras peuvent être exécutEs sous la forme de pièces unitaires prêtes à titre usinées, par exemple de pièces moulées, de sorte qu'il est possible d'en réduire les frais de fabrication et de stockage, ainsi que d'effectuer la mise en oeuvre par application directe sur les tronçons de tuyau. Il s'est avéré judicieux que chacune des faces d'appui possède deux dentures juxtaposées radialement par rapport au compensateur et que les dentures soient décalées mutuellement sur l'arc de cercle d'une quantité égale à la moitié de leur pas circonférentiel. L'avantage de cette mesure réside en ce que les dentures des deux cotés sont toujours en application sur deux parties de flancs orientées sur les arcs de cercle sous un angle égal mais en directions opposées, de sorte que les forces transversales agissant sur les bras se compensent mutuellement de la manière qui sera exposée en détails plus loin, en référence au dessin. Il s'est avéré avantageux que la ou les dentures présentent une allure sinusoidale sur l'arc de cercle. Il semble évident à ce propos qu'on doit conférer à une telle denture, sur le rayon du cercle primitif, une grosseur et une forme telles que, d'une part, la stabilité latérale ou le soutien précité de la force transversale ne soit pas mis en question par la production d'un cerele trop grand, mais que, d'autre part, un cercle primitif trop petit ne conduise pas à la formation d'une denture qui, sous l'action des forces de traction, serait soumise à une pression de Hertz trop élevée et, par suite, à un risque de formation de creux. Selon d'autres aménagements de l'invention, il est avantageux que l'axe de l'arc de cercle coïncide avec l'extrémité longitudinale libre du bras correspondant, que l'extrémitd longitudinale soit arrondie à la forme d'un demi-cercle autour d'un axe passant par le milieu transversal du bras, que le rayon de l'arc de cercle corresponde au double du rayon de l'arrondi, que l'arrondi de chaque bras soit enserré par une nervure en L s'étendant en ligne droite transversalement par rapport au bras voisin, et que l'aile radiale au compensateur de la nervure se trouve à une faible distance vis-à-vis de l'arrondi. Ces mesures empêchent supplémentairement les bras se trouvant en prise de basculer autour d'un axe perpendiculaire à leur axe de pivotement et donnent en outre l'assurance que des forces de pression, susceptibles de prendre naissance occasionnellement à la place des forces de traction par suite d'une -dépression# due à un refroidissement de la conduite, mais généralement beaucoup plus petites que ces forces de traction, peuvent être également encaissées. Dans le cas où, selon les possibilités offertes par 11 invention, les bras devant être réunis aux tronçons de tuyau sont des pièces moulées unitaires, il est judicieux de les munir, du caté de la jonction, sur leurs deux grands côtés, de nervures d'un seul tenant, s1 étendant perpendiculairement aux faces des bras et surmontant les deux faces des bras. Par fabrication même, les bras sont ainsi pourvus également des moyens pour leur jonction avec les tronçons de tuyau et il suffit d'enlever les parties des nervures sur le côté de chaque bras opposé au tronçon de tuyau correspondant. Il va de soi enfin que les mesures conformes à l'invention peuvent Autre appliquées de manière analogues à des organes de traction, qui comportent des bras fixés aux tronçons de tuyau et un organe de jonction supplémentaire disposé entre ces bras, c'est-à-dire deux emplacements d'articulation ou plus. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'#exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente un compensateur articulé connu, avec organes de traction comportant un-emplacement d'articulation. La figure 2 représente un compensateur articulé connu, avec organes de traction comportant deux emplacements d'articulation. La figure 3 est une vue en plan d'un bras d'un organe de traction selon l'invention. La figure 4 représente en coupe longitudinale un organe de traction selon 11 invention dans la zone de l'articu- lation des deux bras, en position déployée de l'organe de traction. La figure 5 est une vue en plan de l'articulation selon la figure 4 en position déviée de l'organe de traction. la figure 6 reproduit schématiquement l'objet de la figure 5 avec indication des diverses forces prenant naissance à l'emplacement d'articulation sous lteffet d'une force de traction. Dans la figure 1 est représenté un compensateur articulé selon l'état de la technique, qui comporte deux tronçons de tuyau 1 et , assujettis aux conduites et réunis entre eux par un soufflet 3, par exemple métallique. Afin que ce compensateur puisse résister à des forces de traction élevées s'exerçant sur lui et qui entratne- raient normalement une déformation inadmissible du soufflet 3, les tronçons de tuyau sont réunis entre eux de façon articulée par des organes de traction désignés par 4 et 5 dans leur ensemble. Ces organes de traction sont munis de bras 10 à 13 soudés aux tronçons de tuyau 1 et 2 au moyen de nervures 6 à 9 par exemple, bras qui s'engagent les uns dans les autres au milieu du compensateur, où ils sont réunis entre eux par des axes d'articulation 14, 15. Pour éviter la formation d'une force de basculement due à une charge de traction sur les axes, les bras 11 et 13 sont constitués par des bras doubles, enserrant de part et d'autre les bras 10 et 12. Lorsque le compensateur représenté dans la figure 1 est dévié latéralement autour des axes 14 et 15 et supporte simultanément une charge de traction, il se produit, entre les axes 14, .15 dtune part, et les bras 10 à 13 d'autre part, des forces de frottement élevées, qui ont pour conséquence une usure importante de l'articulation;Il peut en résulter, par exemple, la formation, sur les perçages ou sur les axes, de creusures qui s'écartent de la forme circulaire et, en charge du compensateur, créent au fur et à mesure que le compensateur dévie, des emplacements de résistance élevée à la rotation, laquelle ne peut astre surmontée que brusquement, avec un accroissement Bonsidé- rable des forces prenant naissance, ce qui peut être dangereux pour le compensateur. la figure 2 représente un compensateur à deux articulations. Il est monté entre deux raccords de conduite 16, 17 et, comme le montre le tracé en traits mixtes correspondant à la position détendue, le raccord 16 est fixe, tandis que le raccord 17 peut se déplacer perpendiculairement à la direction axiale du compensateur par rapport au tuyau partant du raccord 17. Comme le compensateur représenté dans la figure 1, le compensateur selon la figure 2 comporte deux tronçons de tuyau à raccorder 18, et 19. A chacun de ces tronçons fait suite un soufflet 20, 21, les deux soufflets étant réunis entre eux à leur tour par un tronçon de tuyau supplémentaire 22.Aux tronçons de tuyau 18 et 19 sont fixés des bras 23 et 24, comparables à ceux de la figure 1, mais qui ne sont pas directement en prise articulée réciproque du fait qu'entre eux est disposé un autre bras 25, réuni par des articulations au bras 23, d'une part, et au bras 24, d'autre part. La jonction articulée est réalisée comme précédemment par des axes 26 et 27 avec les conséquences deà exposées en référence à la figure l. Dans la figure 3 est représenté un bras Q conforme à 1'invention. Il se distingue essentiellement par le fait (voir également la figure 4) qu'il porte une saillie 32 d'un seul tenant, orientée vers le bras 31 avec lequel il coopère et par laquelle il s'engage derrière une saillie correspondante 33 du bras 31, les saillies 32 et 33 qui se trouvent des deux cotés prenant appui l'une sur l'autre sous l'effet de la force de traction agissant sur les bras 30 et 31. Les faces d'appui possèdent chacune deux dentures 36 à 39, qui suivent deux arcs de cercle 34 et 35 de courbure opposée (voir également la figure 5), dentures par lesquelles ces faces s'engagent l'une dans l'autre, les deux dentures 36, 37 et 38, 39, qui sont associées respectivement au bras 30 et au bras 31, étant décalées mutuellement d'une quantité égale à la moitié de leur pas circonférentiel le long de l'arc de cercle correspondant 34, 35. Comme le montre plus clairement la figure 4, les dentures sont en outre disposées cSte à cote en direction radiale du compensateur. Par suite de cette jonction articulée entre les bras 30 et 31, ceux-cl peuvent rouler leur sur 11 autre en développante par leurs dentures en prise lors de mouvements angulaires, sans qu'il se produise des forces de frottement notables entre les deux éléments. Conformément à l'exemple de réalisation représenté dans les figures 3 à 5, l'extrémité 40 du bras 30 et l'extrémité 41 du bras 31 sont arrondies chacune autour d'un axe 42, 43 passant par leur milieu transversal et chaque extrémité est enserrée par une nervure 44, 45 en L du bras voisin, la dispos sition étant choisie en outre de telle façon que les axes 46 et 47 des arcs de cercle 34 et 35 eoincident respectivement avec les extrémités des bras correspondants.De ce fait, les bras 30 et 31 ne peuvent pas basculer l'un par rapport à l'autre autour d'un axe, par exemple perpendiculaire au plan de la figure 4, et il est possible aussi d'absorber les forces de pression réduites qui tendent à -écarter les deux dentures l'une de l'autre, étant donné que l'aile 46, 47 des nervures 44, 45, orientée en direction radiale du compensateur, fait vis-à-vis à faible distance aux arrondis 40, 41. A la manière représentée, les bras constituant les organes de traction de compensateurs articulés peuvent entre exécutés sous la forme d'éléments de construction identiques entre eux. Pour faciliter pareillement dès leur fabrication leur élaboration ou leur mise en place, il peut être prévu de plus, comme le montre la figure 3, que les bras possèdent des nervures 48 et 49, perpendiculaires aux tronçons de tuyau du etté de la jonction et se prolongeant au-delà des plans des faces externes des deux bras, chacune des nervures qui n'est pas nécessaire pour l'établissement de la jonction pouvant être enlevée avant que les bras ne soient réunis aux tronçons de tuyau. La figure 6 montre deux bras en prise mutuelle, en une position identique à celle de la figure 5, mais en une représentation simplifiée. Les inclinaisons des emplacements des dentures momentanément porteurs selon la figure 5 sont prolongés en des lignes porteuses 50 et 51, le long desquelles les bras 30 et 31 s'appliquent l'un sur l'autre. Pour plus de facilité, on a supposé en outre que le bras 30 est disposé à poste fixe en 52, tandis qu'une force de traction 53 s'exerce sur le bras 31. Cette force de traction est subdivisée sur les lignes porteuses 50 et 52 en deux moitiés 54 et 55, qui peuvent être décomposées à leur tour en des forces longitudinales 56 et 57 agissant sur le bras 30, ainsi qu'en des forces transversales 58 et 59. Comme le montre clairement le dessin, les forces transversales 58 et 59 sont dirigées en sens opposés. REVENDICATIONS 1.- Compensateur articulé pour des changemvnts de longueur ou des composantes de changement de longueur, ayant lieu transversalement à son axe, de conduites qui lui sont raceordees, compensateur dans lequel, entre deux tronçons de tuyau, est monté au moins un élément tubulaire élastique en forme de soufflet ou similaire, les deux tronçons de tuyau étant accouplés par au moins deux organes de traction qui sont fixés à eux et sont disposés sur la face externe du compensateur, lesdits organes étant constitués chacun par au moins deux bras qui se chevauchent à leur extrémité libre située entre les tronçons de tuyau, où ils sont réunis entre eux de manière articulée, ledit compensateur étant caractérisé en ce que chaque bras (30 > 31) est muni, dans la zone de chevauchement commune, d'une saillie (32,33) orientée vers l'autre bras radialement par rapport au compensateur, en ce que les saillies s'engagent l'une derrière l'autre et se soutiennent mutuellement, sous l'action de la force de traction (53), par leurs faces se faisant vis-à-vis en direction radiale du compensateur, et en ce que les faces d'appui engrènent l'une dans l'autre par des dentures (36 à 39) pratiquées suivant des arcs de cercle (34,35) identiques mais de sens opposés autour d'un axe (46,47) passant par le milieu transversal des bras. 2.- Compensateur articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des faces d'appui (36 à 39) possède deux dentures (36,37 et 38,39) juxtaposées radialementpar rapport au compensateur, et en ce que les dentures sont décalées mutuellement sur l'arc de cercle (34,35) d'une quantité égale à la moitié de leur pas circonférentiel. 3. - Compensateur articulé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dentures présentent une allure sinusoidale sur l'arc de cercle (34,35). 4.- Compensateur articulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe (46 > 47Y de chaque arc de cercle (34,35) coïncide avec ltextrémité longitudinale libre du bras correspondant (30,31), en ce que l'extrémité longitudinale est arrondie à la forme d'un demi-cercle autour d'un axe (42,43) passant par le milieu transversal du bras, en ce que le rayon de l'arc de cercle (34,35) correspond au double du rayon de l'arrondi (40,41), en ce que l'arrondi de chaque bras est enserré par une nervure en L (44 > 45) s'étendant en ligne droite transversalement par rapport au bras voisin et en ce que l'aile radiale (46,47) au compensateur de la nervure se trouve à une faible distance vis-à-vis de 1'arrondi (40,41). 5.- Compensateur articulé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bras (30,31) devant être réunis aux tronçons de tuyau (1,2,18,19) sont des pièces moulées unitaires et sont munis, du côté de la jonction, sur leurs deux grands côtés, de nervures d'un seul tenant (48,49) s'étendant Ferpendiculairement aux faces des bras et surmontant les deux faces des bras.