Brevet FR2284079A1 — publié le 19760402

La présente invention concerne un procédé pour réaliser des raccords ou joints de tuyaux à étanchéité hydraulique directement sur les conduites, tuyauteries ou analogues devant stasseabler par interposition de ces raccords, et elle concerne également les raccords mettant en oeuvre ce système, ainsi que les conduites, tuyauteries ou analogues utilisant ces raccords. On salit que pour relier, de façon hydrauliquement étanche, des tuyaux, canalisations, tronçons de tubes et analogues, en vue de constituer des conduites tubulaires destinées au transport de fluides plus ou moins en pression, telle par exemple l'eau devant alimenter des installations thermiques de tous types, on utilise, en général, des éléments de raccordement fabriquée habituellement par les constructeurs de tel matériel dans des différentes dimensions commerciales, suivant l'usage et le travail auxquels ces raccords sont destinés. Ces moyens de raccordement étanche usuels et connus de l'art, sont généralement constitués de trois éléments ou pièces, obtenues par moulage par fusion d'un matériau approprié, par exemple fonte ou laiton, et précisément d'un premier organe fileté pou vant être fixé à I1 extrémité arrière d'un tube considéré, d'un denxléme orgare fileté se fixant a l'extrémité avant d'un autre tube considéré devant être raccordé avec le précédent, et dlun troisième organe fileté qui se visse étroitement sur les deux organes précités, avec interposition d'une garniture élastique ap propylée, pour réaliser le raccordement étanche des deux tubes placés bout à bout, et qui, dmnp façon évidente, sont mis en com munlcatlon hydraulique l'un avec l'autre, à travers ce raccord, comme résultat de cette opération. nien que leurs performances soient en général considérées comme satisfaisantes, ces éléments de raccordement de tubes de type connu présentent cependant plusieurs inconvénients, dont le plus-sérieux réside dans le procédé d'usinage, c'est-à-dire de fabrication de ces éléments. En effet, telles que livrées par l'atelier de fonderie, les trois pièces constituant le raccord classique connu doivent subir une série d'usinages sur différen- -tes machines-outils pour atteindre leur structure définitive.Il suffit de considérer le travail au tour auquel il faut nécessairement soumettre les pièces coulées, pour se rendre compte de la délicatesse de cette opération et du coût relativement élevé qui en dérive pour les raccords en cause, ce coat étant considérablement accru par les opérations subséquentes effectuées sur d'autres machines-outils. ùe plus, le travail à la machlne-outll exige évidemment que soit respecté et réalisé un degré élevé de précision dans la pièce tinte. Cependant, dans le cas des raccords, cette précision est malheureusement compromise lors du montage de ceux-ci sur les tubes qutils doivent relsser. Oette situation précaire quant à la précision dépend du fait que le montage d'une série de raccords classiques pour la consti- tutlon d'une tuyauterie, conduite ou analogue se composant d'une succession de plusieurs tronçons ou éléments tubulaires, entralne l'addition des erreurs dimensionnelles que présentent inévitable- ment chaque raccord, surtout à cause des jeux subsistant dans les joints vissés, et de l'indétermination du point où s'amorce le filet. Les usinages usuels auxquels sont soumises les pièces constitutives des raccords classiques provoquent aussi des altéra rions dimensionnelles et structurales desdites pleces, en paroi culer une réduction indésirée de l'épaisseur de celles-cl. Il ne faut pas non plus négliger le fait que la pose de ces raccords connus peut affecter le trajet de la tuyauterie qui en comporte application Ainsi, par exemple, on ne peut pas poser un raccord classique tout près d'un coude de la tuyauterie concernée, dont le trajet doit par conséquent tenir compte des emplacements où les divers raccords devront se situer. L'lnvent.on qui fait l'objet du présent brevet a précisément pour out de remédier a tous les inconvénients cl-dessus et à d'autres encore Elle concerne, dans ce but, un procédé de fabrication de raccords à étanchéité hydraulique destinés à relier entre eux, sous forme d'une suite ininterrompue, plusieurs éléments tubulaires, tels que tronçons de tube, conduites ou analogues utilisés pour le transport de fluides sous pression ou non, tels que : eau, huile, gaz ou autres.Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à déformer de façon appropriée par matriçage les extrémités de chaque tube métallique, conduite ou analogue, ou de chaque tronçon de tube utilisé pour constituer la cnnsllsa tion considérée, dans le but de réaliser, à partir de ces extrémités, mêmes, des éléments de raccordement convenables susceptiblpm de coopérer, après achèvement de l'assemblage, avec les extrémités correspondantes des tronçons de tube adjacents, à l'aide d'organes de serrage appropriés, montés après avoir garni de façon opportune la zone de jonction des extrémités déformées des deux tronçons adjacents concernés, afin de réaliser dans cette zone le joint reliant de manlere hydrauliquement étanche ces derniers, lesdits tronçons comportant ainsi directement, c'est-à-dire obtenus sur eux-memes, leurs organes de liaison et ne nécessitant plus, de ce fait, la pose d'éléments de raccordement séparés usuels. Le matriçage direct des extrémités d'un tronçon tubulaire peut être évidemment exécuté aussi sur des éléments de tube courts qui seraient ainsi utlllsables comme raccords de tuyaux proprement d#ts pour relier entre eux d'autres tronçons tubulaires, tubes, conduites ou analogues dont les extrémités peuvent ne pas comporter obligatoirement des zones déformées formant organes de raccordement. Pour réaliser le matriçage ou étampage des extrémités de tube, on a recours a des moyens appropries aglssant en étampe et contreétampe, qui, en phase de formation des éléments de raccordement, sont soumis a une compression axiale en vue de déformer de façon appropriée l'extrémité considérée d'un tube traité, ce matriçage ou étampage entra;;lnant un accroissement d'épaisseur de la partie de tube concernée et, de ce fait, une augmentation de sa résistance mécanique, tout en permettant de maintenir le volume initia3, et de réaliser une très grande précision, en ce qui concerne la forme externe et interne, de l'extrémtté déformée, car les surfaces de la mature en traitement sont obligées de prendre la configuration finale voulue, selon les dlmenslons prévues, par les moyens agissant en étampe et contre-étampe. D'une manier avantageuse, le matriçage ou étampage est exécuté a froid. Le raccord ou Joint de tuyau å étanchéité hadraullque mettant en oeuvre comme on vient de dire le procédé de fabrication de l'invention, est caractérisé en ce qu'il est constitué par l'accouplement, préférablement bout a bout, de deux extrémités en regard de tronçons de tube, tuyaux, conduites ou analogues, lesquelles ont été déformées de façon appropriée par matriçage à froid, pour réaliser des zones épaissies adéquates, prédimen- sonnées en structure, dont une est filetée extérieurement pour coopérer, en vue du blocage étanche de ces deux extrémités et par suite des tubes qui les comportent, avec le filetage d'un écrou de serrage y assoclé, au moins une garniture appropriée étant interposée entre les zones se faisant face des extrémités déformées, pour réaliser, apres serrage de cette garniture et maintien de celle-ci en compression, ltétanchement du raccord, et, de ce fait, la liaison étanche des tubes considérés. I!.nvent~on sera décrite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent à titre d'exemple non limitatif un mode d'exécution de l'objet de l'invention, et sur lesquels : la figure 1 est une vue de coté, partie en coupe, d'un raccord ou joint de tuyau à étanchéité hydraulique mettant en oeuvre le procédé de fabrication faisant l'objet du présent brevet ; La figure 2 est une vue de cssté, partie en coupe, de l'un des deux organes de raccordement, notamment l'organe de raccordement mâle, obtenu par déformation d'une extrémité concernée d'un tronçon de tube métallique ;; La figure 3 est une vue de côté, partie en coupe, de l'autre organe de raccordement, notamment l'organe femelle, obtenu par déformation d'une extrémité concernée d'un autre tronçon de tube métallique destiné à être aligné bout à bout avec le tronçon précédent ; La figure 4 est une vue de coté, partie en coupe, du troi sième organe coopérant à la réalisation du raccord considéré, ce dernier organe étant constitué par un écrou métallique fileté, essentiellement traditionnel, obtenu en élément séparé par rapport auxdites extrémités déformées des tronçons tubulaires devant être reliées d'une façon étanche par le raccord précité, et La figure 5 montre la configuration partielle d'une tuyauterie ou canalisation de transport d'un fluide quelconque, par exemple eau en pression alimentant une installation thermique, cette tuyauterie ou canalisation étant constituée par une suite de tronçons de tube métalliques, reliés bout a bout l'un à l'autre et dont certains utilisent le systeme de raccordement étanche de l'invention et certains autres sont munis d'éléments de raccordement de type connu. En se référant aux figures des dessins, et d'abord a la figure 1, on voit que le raccord ou joint de tuyau à étanchéité hydraulique A selon l'invention, est constitué par la réunion de trois éléments b-c-v, dont les deux premiers qui caractérisent tout particulièrement l'invention, ont été réalisés en déformant convenablement la matière constituant les extrémités F - G de tronçons de tube métalliques H - L, obtenus par étirage. Ces tubes sont alignés bout à bout pour permettre leur mise en liaison étanche au moyen du raccord A, dans lequel le troisième élément D est constitué par un écrou fileté dont le serrage provoque l'entratne- ment de l'extrémité G jusqu'à l'amener en appui contre l'extrémité F, ce qui permet de réaliser la communication hydraulique étanche du tronçon H avec le tronçon L. il est évident que le tronçon de tube H aura son autre extrémité non lSlustrée(opposée à l'extrémité F) déformée de façon à présenter une structure égale à celle de l'extrémité G du tronçon de tube L, tandis que ce dernier aura son autre extrémité (également non illustrée) déformée de la même manière que l'extrémité F du tronçon de tube H. Le principe fondamental de l'objet de l'invention est basé, comme déjà dit, sur l'affranchissement de la nécessité d'avoir recours aux éléments de raccordement étanche utilisés couramment jusqu'à présent pour constituer des tuyauteries, ou canalisation de transport hydraulique, formées de plusieurs éléments tubulaires reliés entre eux ; les nouveaux raccords faisant l'objet de l'in Invention étant directement obtenus à partir des extrémités des tronçons de tube élémentaires, gràee à la déformation par matrl çage, ou étampage, de la matière métallique constituant lesdites extr#mités, lesquelles sont structurées de façon à présenter eleis mêmes, apres déformation, leurs éléments de raccordement. En se rapportant maintenant à la figure 2, on y note l'extrémité P du tronçon du tube métallique fi qui a été matricée pour lui conférer la forme recherchée, c'est-à-dire celle de l'élément qu est l'élément m#le de l'ensemble formant le raccord A. En pratique, le tronçon de tube H, d'un diamètre intérieur Di et d'un diamètre extérieur ne, ayant été coupé à la longueur appropriée en vue de l'lncorporer à ltemplacement voulu dans la tuyauterle ou canalisation hydraulique principale Q (li.5), on déforme par matriçage ses extrémités F et G de façon à former sur elles les organes B et respectivement C destinés à coopérer à la consti tutlon des raccords que l'on réalisera sur lesdites extrémités, une fois le tronçon de tube posé. Le matriçage de l'extrémité F (tout comme l'extrémité G, bien entendu) est exécuté à froid en utilisant des moyens, non illustrés, formant étampe et contre-étampe, ou matrice mâle et matrice femelle, opportunément conformés, dont la matrice mâle s'engage dans la partie concernée de l'alesage 10 du tube , tandis que la matrice femelle entoure à l'extérieur cette partie. Le maintien du tube H, pendant que ses extrémités sont déformées, est assuré en serrant la partie 12 voisine de l'extrémité concernée entre les mâchoires d'un étau à tubes qui provoque la formation du moletage 14 visible sur le dessin (l'étau n'étant pas illustré).On exerce ensuite sur la matrice mâle une pression appropriée, par exemple au moyen d'une poinçonneuse ou machine à étamper, celle-ci provoquant la déformation par matriçage de l'extrémité considérée qui, à la suite de cette opération, aura acquis la structure voulue, déterminée exactement par la forme de l'étampe et de la contre-étampe. Dans le cas de fig. 2, l'extrémité r a été déformée de façon qutelle présente l'épaississement circulaire 16, qui forme une sorte de bride annulaire d'où s'étend l'embouchure circulaire axiale 18. D'une manière essentielle, l'organe de raccordement mâle B est constitué par la structure formant brlde-embouchure qu'on vient de décrire. l'embouchure circulaire 18 a également pour but d'assurer le centrage d'une garniture 19 tout en empêchant celle-ci de se glisser vers l'intérieur du tube, sous l'effet du serrage, ce qui serait indésirable. Le diamètre Du du tube H est maintenu sans changement sur toute la longueur de ce tube, donc aussi à l'intérieur de ses extrémités déformées. Aucun usinage ultérieur n'a été nécessaire pour construire l'organe B, de sorte que le coût de toute l'opération pour réaliser cet organe est très faible. En outre, comme déjà dit, le ma triçage ne cause aucun changement des volumes initiaux, tandis qu'il permet d'atteindre une très grande précision en ce qui concerne les configurations internes et externes des extrémités tra- tées, et ce du fait que la matière se déforme en épousant obliga toirement la forme des matrices mâle et femelle. Il faut considérer également que le matriçage conduit à un accroissement d'épaisseur de paroi de l'extrémité considérée du tube fi , dans la zone correspondant à la bride 16, ce qui a pour résultat une augmentation de la résistance mécanique de cette zone En se référant à la figure 3, on y peut noter l'élément tubulaire X, dont l'extrémité @ a été déformée par matriçage à froid en vue de lui conférer la structure illustrée définissant l'organe de raccord C, ou l'élément femelle dudit raccord. Dans ce cas encore, pendant le traitement on a déterminé la formation de la zone molettée 20, tandis que l'organe C a acquis une structure en cloche définissant une couronne cylindrique 22 s'étendant d'une partie conique 24. Les diamètres intérieur Di et extérieur De du tube L ont gardé les memes valeurs que celles considérées dans la figure 2, tandis que les diamètres intérieur et et extérieur D" de l'organe C sont plus importants. L'épaisseur de la paroi tubulaire de l'organe C est plus élevée que l'épaisseur de paroi du tube L (du fait de la différence D"-D', divisée par deux). Se matriçage à froid de l'extrémité G étant terminé, on taille dans la paroi externe cylindrique de organe C un filetage 26. Ici encore, on obtient les mêmes avantages que dans le cas de 11 organe B, c'est-a-dlre simplicité d'uslnage et grande précision de la forme obtenue par matriçage, et ce à l'exception du fait que pour cet organe C il faut procéder en plus au filetage de la par tle extérieure du collier 22. Grâce à la formation des organes de raccord directement sur les éléments de tube métallique, il n'existe plus de problème poses par la nécessité d'avoir disponible un grand nombre dléléments de raccordement aux dimensions les plus disparates, ce qui présente aussi l'avantage d'éllminer les difficultés de stockage. Pour relier d'une façon étanche les deux tubes métalliques H et L, dont les extrémités en regard ont été matricées pour présentir elles-memes leurs éléments ou organes de raccordement res -pectifs, on rapproche l'un de l'autre ces deux tubes alignés bout à bout, jusqu'à faire engager l'embouchure circulaire axiale 18 de 11 organe B dans la cavité correspondante de la couronne 22 de l'organe C.Il doit s'entendre que préalablement à cette opération on a mls en place la rondelle de garniture élastique circulaire 19 au-dessus de la bride annulaire lb, et qu'avant de procéder à la formation, sur le tube H, de son organe de raccord C on a enfilé sur ce tube l'écrou D qui comporte le profil de manoeuvre hexago- nal 21, l'épaulement radial 23, le filetage intérieur axial 25 et le trou traversant cylindrique 27 délimité sur un cote par l'ouverture circulaire 29 qui est de diamètre réduit par rapport à la partie restante dudit trou, du fait de la présence sur ledit c8té de l'épaulement formant butée 23.Pour réaliser le serrage entre eux des deux tubes fi et t, on fait tourner écrou D, qui est le troisième élément du raccord ou joint de tuyau A, pour visser son filetage 25 sur le filetage 26 de l'organe C.Au cours de ce vissage, l'épaulement 23 vient s'appliquer contre la bride 16, ce qui a pour conséquence que, la rotation de l'écrou se poursuivant, celui-cl agit en traction sur l'extrémité G du tube L, qui est ainsi entraînée dans le sens de la flèche X et écrase la garniture 19 entre les surfaces en regard des extrémités déformées F-G. A la fin de cette opération de serrage on aura obtenu un raccordement parfait, et hydrauliquement étanche, des deux tubes H et t, grâce au joint de tuyau A dont les deux éléments constitutifs B-C ont été obtenus en déformant par matriçage la matière métallique dont sont constituées les extrémités F-G-N. En plus de proposer un procédé la fabrication des raccords considérés, qui est simple et par suite peu couteux et qui présente l'avantage de conférer à ces nouveaux raccords un degré maximum de précision en ce qui concerne la qualité de la jonction, et une grande robustesse, l'invention permet un montage étanche très précis des éléments de tube constltuant une tuyauterie ou canalisatlon hydraulique principale. En fait, une fois le trajet d'une tuyauterie établi, la succession et la disposition des éléments de tube indiviàuels peuvent être établies sans se soucier des points où les raccords ou joints de tuyau usuels auraient dt etre posés.En référence à la figure 5, on y voit une portion d'une tuyauterie constituée par la succession des éléments de tube mé talllque H1- H2-L2, R##, dans laquelle les jonctions étan- ches, bout à bout, sont réalisées par les nouveaux joints de tuyau ou raccords A1, Az, A3, A4, qui comportent chacun les organes de raccordement B-C et l'écrou D.Ainsi, alors que dans le cas des joints de tuyau connus, il fallait en quelque sorte adapter le trajet de la tuyauterie à la présence de ces raccords, avec les nouveaux raccords de l'invention on peut établir le trajet d'une tuyauterie indépendamment de ltemplacement des raccords qui sont réalisés à parler des extrémités des tubes élémentaires. Dans la tuyauterie Q de figure 5 on a inséré d'une façon étanche aussi un corps de raccord P, qui présente à titre d'exemple quatre embranchements de raccordement 31, 33 35, 37 reliés au moyen des raccords classiques S dont les éléments constitutifs ont été réalisés par usinage de pièces coulées en fonte et laiton. Grâce à la caractéristique d'indépendance du trajet de la tuyauterle, les erreurs dus aux jeux des filetages ne s'additlonnent pas, comme il arrive par contre dans les joints de tuyau connus, ce qui permet de respecter au maximum le trajet de tuyau terie prévu en projet, sans provoquer des contraintes indésirables dans celle-ci. Alors que dans le cas des joints de tuyau antérieurement connus on ne pouvait prévoir des coudes ou courbes au voisinage des raccords, ces coudes ou courbes peuvent se trouver situés même tout près d'une zone de raccordement, comme cela est montré dans le cas des coudes de figure 5 et du coude 41 représenté en lignes mixtes à la figure 1, lorsque les raccords de l'invention sont utilisés. Un raccordement hydrauliquement étanche pourra entre établi aussi entre l'extrémité matricée d'un tube et un organe ou dispositif autre qu'un tube, par exemple entre un tube et les lumières de soupapes, pompes, vases d'expansion, réservoir etc. . Ainsi, par exemple, l'extrémité matricée du tube est reliée à la lumière d'une soupape ou analogue - avec un joint y interposé - et est fixée à celle-ci au moyen d'un dispositif de blocage. En pratique, les détails de mise en oeuvre du présent procédé et les détails de réalisation des raccords utilisant ce procédé pourront varier de toutes façons sans s'écarter, pour cela, du domaine de 11 invention ni du domaine du brevet. REVENDICBTIONS 1.- Procédé pour la réalisation de raccords ou joints de tuyau hydrauliquement étanches, destinés à relier entre eux des éléments tubulaires métalliques, tels que tronçons de tube, de conduites ou analogues, pour former une tuyauterie, ou canalisation principale affectée au transport de fluides, tels que : eau, huile, gaz ou autres, en pression ou non, caractérisé en ce que les extrémités de chaque tube métalllque, conduite ou analogue, destinée à former une tuyauterie, sont déformées de façon appropriée par matriçage en vue de réaliser, a partir de ces extrémités elles-mêmes, des organes de raccordement convenables, aptes à coopérer, après achèvement du montage avec les extrémités correspondantes des tronçons de tube adjacents, par l'entremise d'organes de serrage appropriée, mis en place après avoir lnter- posé une garniture adéquate dans la zone de jonction des extrémités déformées correspondantes des deux tronçons de tube adjacents, pour y réaliser la liaison hydraulique étanche des tron çons de tube considérés, ceux-ci comportant ainsi directement, c'est-à-dire obtenus sur eux-mênes, leurs organes de raccordement respectifs, ce qui permet de s'affranchir de la nécessité d'utiliser des joints de tuyau ou raccords d'étanchéité séparés, de type usuel. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour matricer les extrémités des tubes on utilise des moyens prévus Li cet effet, agissant en étampe et cc#ntre-étam#e, moyens qui, en phase de formation des organes de raccordement précités, sont soumis a wne pression axiale en vue de déformer d'une fa çon convenable l'extrémité respective du tube en traitement, le matriçage de ltextrémité considérée conduisant å un accroissement d'épaisseur de la matière matricée et, par cela, à une augmentation de sa résistance mécanique, tout en permettant de maintenir sans changement le volume initial de la pièce traitée et d'attelndre, en plus, un très haut degré de précision quant aux figures de déformation, soit internes qu'externes, de l'extréiiiité matricée considérée et ce, du fait que les surfaces de matière en traitement sont obligées de prendre la configura tlon finale voulue, dimensionnellement pré-établie, sous l'effet desdits moyens agissant en étampe et contre-étampe. 3.- Procédé selon la revendication 1, caracterisé en ce que le matriçage est effectué à froid. 4.- Raccord hydraulique étanche, joint de tuyau ou analogue, mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications Jjré- cédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué par la réunion, préférablement bout à bout, de deux extrémités en regard de tronçons de tube, conduites ou analogues, qui ont été convenablement déformées par matriçage en vue de réaliser sur ces extrémités des zones épaissies, prédimensionnées en structure, dont une est filetée extérieurement pour coopérer, en vue d'un serrage étanche de ces extrémités déformées et par suite des tubes les comportant, avec un filetage correspondant d'un organe de serrage réalisé séparément par rapport auxdites extrémités déformées et ayant la forme d'un écrou fileté pourvu de saillies radiales susceptibles de réagir sur des saillies correspondantes de ltextrémlté déformée considérée ; le filetage intérieur de l'écrou coopérant avec le filetage extérieur correspondant de la surface externe de l'autre extrémité déformée, cette dernière étant amenée en appui contre la première dite extrémité sous l'effet du serrage, agissant en traction, de 11 écrou précité ~- au moins une garniture ou joint approprié étant interposé entre les zones se faisant face des extrémités déformées, pour réaliser, après achèvement du serrage donc lorsque la garniture est comprimée, l'étanchement du raccord et par suite le raccordement étanche des tubes considérés. 5.- Raccord, joint de tuyau ou analogue selon la revendica tion 4, caractérisé en ce que l'écrou fileté est remplacé par un collier Ce serrage ou analogue dont la mise en place serre l'une contre l'autre les deux extrémités déformées des tubes se faisant face, de façon qu'aucun filetage que ce soit ne doit alors être prévu sur lesdites extrémités. 6.- Tuyauterie, conduite, ou analogue, pour le transport de fluides en pression ou non, telle pir exemple l'eau alimentant des installations thermiques, caractérisée en ce qu'une partie au moins de ses éléments tubulaires métalliques sont reliés de façon hydraullquement étanche au moyen de raccords directement réalisés par des extrémités déformées desdits éléments tubulaires par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3.