Brevet FR2280016A1 — publié le 19760220

L'invention concerne les pipelines, les tubes flexibles, les tuyaux ou autres, et notamment un raccord destiné à être monté entre des premier et second pipelines et leur permettant de se déplacer l'un par rapport à l'autre. Les raccords classiques comprennent un élément extérieur assumant la fonction de manchon et pouvant être fixé au premier pipeline et un élément tubulaire intérieur dont une ex trémité est destinée à être reliée au second pipeline et dont l'autre extrémité présente une prem èrc surface qui, en portant sur une seconde surface inférieure de l'élément extérieur. limite les mouvements tendant à séparer les deux éléments l'un de l'autre. Ces raccords comportent également un dispositif d'étanchéité empêchant les fuites du milieu passant dans les pipelines. Bien que l'invention soit décrite principalement dans son application å un fluide hydraulique, elle peut être utili sée dans d'autres domaines présentant des problèmes analogues et mettant en oeuvre un milieu différent du précédent. Le raccord selon lSinvealtion convient notamment à des applications hydrauliques et permet la transmissicri d'une pression à un dispositif de conversion d'énergie. Un tel circuit de pipelines hydrauliques passe sur des flèches, des barres, des biellettes mobiles, etc., pour être appliqué à différents types de machines d'usinage, de machines industrielles, etc. A cet effet, il est très important que les raccords permettent des. mouvements communs de déplacement et de rota tion,de manière que les contraintes développées dans les pipelines et dans leurs raccords soient limitées. Par exemple, il est nécessaire que l'élément intérieur puisse effectuer certains mouvements de glissement sur son axe et certains mouvements de rotation autour de ce dernier. En raison de la forte pression (pouvant atteindre 300 bars ou plus) généralement rencontrée dans les pipelines, il a été difficile de donner aux joints aatérieurs une certaine mobilité, notamment pour les pressions élevées et, par consé quent, des contraintes importantes de torsion et de traction, entre autres, apparaissent dans les raccords droits des pipelines. De plus, il est difficile d'obtenir une étanchéité satisfaisante entre les éléments et, par conséquent, les raccords antérieurs présentent des fuites importantes après un certain temps d'utilisation. L'invention concerne un raccord ne présentant pas les défauts mentionnés ci-dessus et dans lequel les éléments peuvent tourner de la manière souhaitée l'un par rapport à l!au tre tout en résistant à des pressions momentanées très im- portantes et supérieures a la plage normale . De plus, le raccord selon l'invention comporte relativement peu de pièces et sa fabrication est donc simple. Le dispositif d'étanchéité du raccord selon l'inven- tion comprend un premier joint assurant l'étanchéité lorsque l'élément intérieur est comprimé vers l'élément extérieur pour une pression donnée du milieu passant dans les pipelines. et un second joint situé en aval du premier et assurant l'étan- chéité si le milieu, du fait de sa pression, franchit le premier joint. Ce second joint est disposé élastiquement dans la direction axiale des éléments et fléchit pour assurer l1étan- chéité dans le cas de fortes pressions. L'invention sera décrite plus en détail en regard cotes dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation avec coupe axiale partielle du raccord selon l'invention la figure 2 est une élévation avec coupe axiale partielle et à échelle agrandie du raccord selon l'invention, oc cuvant une première position semblable à celle dans laquelle il est représenté sur la figure 1 ; et la figure 3 est une élévation semblable à celle de la figure 2 du raccord selon l 'invention dans une seconde position. Les figures représentent le raccord selon l'invention dans lequel un élément extérieur 1 assumant la fonction de manchon, peut être fixé à un premier élément de pipeline hydraulique, tube flexible, tuyau ou autre, représenté sehémati- quement en L1. Cet élément extérieur peut être monté sur le premier pipeline par un raccord droit comprenant un écrou hexagonal 2 et un tronçon fileté 3 sur lequel l'élément extérieur, taraudé, est vissé. Un joint annulaire 4 assure entre ce dernier et le raccord droit. Ce dernier peut être un organe classique comportant, par exemple, des filets de 19 mm. il comporte un alésage et est fixé au premier pipeline par un écrou hexagonal. Le raccord selon ltinvention comporte également un élément tubulaire 5 de forme convenable, fixé par sa première ex trémité à un second pipeline, tube flexible, tuyau ou autre, représenté schématiquement en L2. il est relié à un écrou 6 qui lui-m#m,e est relié à ce second pipeline. L'écrou 6 comporte un évidement de forme correspondant à celle de la première extrémité de l'élément tubulaire et intérieur 5.Ce dernier comporte une gorge périphérique 7 alignée sur une gorge de l'é crou 6 et délimitant, avec cette dernière, un conduit fermé, aboutissant tangentiellement & à lasurface extérieure de l'é- crou 6 de manière qu'un fil métallique de blocage puisse être introduit dans ce conduit par la surface extérieure de écrou pour former un anneau 8 de verrouillage. Les éléments 5 et 6 comportent des alésages reliant intérieurement les pipelines auxquels ils sont fixés. La première extrémité de l'élément 5 présènte un tronçon conique ou sphérique 9 qui coopère avec une surface correspondante d'un élément (non représenté) pouvant être vissé dans l'écrou 6 pour former le joint entre ce dernier et l'élément 5. La seconde extrémité de l'élément intérieur 5 comporte un collet 10 dont la face inférieure présente une première surface li destinée à porter sur une seconde surface 12 située à l'intérieur de l'élément extérieur, sur la face supérieure d'un rebord intérieur 13. Cette face supérieure comporte un évidement destiné à loger un premier joint annulaire 14. Le rebord intérieur présente également une surface 15 de guidage de lsélément intérieur. Le premier joint 14 est en matière présentant un faible coefficient de frottement et une grande résistance à lXusure, par exemple une matière plastique con vendable telle qu'un polyacétal, un polyamide, etc.Ce premier joint 14 coopère avec une partie de la face inférieure du collet 10 de élément intérieur lorsque ce dernier est comprimé vers la seconde surface 12. Dans le cas contraire, le premier joint 14 dépasse légèrement au-dessus de la seconde surface 12, comme représenté sur la figure 3, paf exemple de 0,2 à 0,5 mm environ. L'évidement limite la compression de ce joint dans certains cas. Un second joint annulaire 16 est disposé sur la face inférieure du rebord intérieur et comprend un élément dlétan- chéité classique en caoutchouc aux silicones, en polyuréthanne, etc. Bien que dans la forme de réalisation représentée ce second joint présente une section transversale quadrilatère ou rectangulaire, il peut prendre toute autre forme convenable. Le second joint est soumis en continu à la force d'un ressort comprenant un anneau supérieur 17 de métal qui porte sur le joint, un anneau inférieur-18, également en métal, fixé à l'élément extérieur 1, et des rondelles élastiques et classiques 19 disposées entre les anneaux. Ces rondelles sont au nombre de deux dans la forme de réalisation décrite. L'anneau inférieur 18 peut être fixé à l'élément extérieur 1 à l'aide d'un fil métallique disposé comme décrit pour la fixation de l'élément 5 à l'écrou 6. Ce fil forme une bague 20 de verrouillage. Un troisième joint 21 est disposé à l'intérieur du deu- xième joint 16 et porte sur la surface intérieure et supérieure de l'anneau 17 de métal.Le troisième joint 21 est cri matière plus résistante que celle du joint 16, par exemple en polyacétal ou en polyamide. Les anneaux supérieur et inférieur de métal comportent des rebords 22 et 23 disposés face à face et destinés B limiter le mouvement maximal de compression élastique des éléments pour protéger les rondelles élastiques 19 contre toute surcharge mécanique. Ces rondelles sont maintenues par leurs bords et leur diamètre intérieur est très supérieur au diamètre extérieur de llélérnent 5. La pression régnant dans les pipelines, tubes flexibles: tuyaux hydrauliques ou autres est supposée comprise entre 0 et 300 bars. Le collet de l'élément intérieur présente une surface soumise à la pression du milieu circulant dans les pipelines de manière que cet élément intérieur soit normalement poussé vers la seconde surface 12 et le premier joint 14 sous une pression comprise entre 5 et 10 bars permettant à ce joint 14 d'être efficace et empêchant le fluide sous pression aey et d'atteindre le deuxième joint.Cependant, si l'élément intérieur prend une position (sous l'effet de forces extérieures exercées sur le pipeline L2) dans laquelle le premier joint 14 n'est pas comprimé (figure 3), et si une pression momentanée importante apparat, l'élément intérieur ne peut pas obturer immédiatement, à l'aide du premier joint 14, le passage menant vers le joint 16. Par conséquent, au moins une partie de cette pression atteint ce joint 16. Si la pression momentanée est élevée, le ressort permet au deuxième joint d'entre plus ou moins déplacé axialement. Lorsque la pression diminue et que le premier joint ouvre de nouveau le passage par suite du déplacement axial de l'élément intérieur, le ressort revient à sa position initiale. La figure 2 représente l'élément 5 dans la position qu'il occupe sur la figure 1. La figure 3 représente les éléments du raccord selon l'invention soumis à une pression momentanée très élevée. Des forces extérieures, exercées sur le second conduit L2, poussent l'élément 5 vers l'intérieur de manière que le joint 14 ne soit pas comprimé. La pression élevée s'exerce sur le ressort de manière que les rebords 22 et 23 entrent en contact avant que l'élément 5, entraîné à force par cette pression, porte sur la surface 12 et donc avant que le joint 14 soit comprimé. Lorsque la pression élevée dispa- ratt,un mouvement de compensation se produit dès que l'élément 5 se déplace axialement, de manière que le ressort revienne à sa position initiale, etc. Le mouvement élastique maximal des rondelles est d'environ 1,2 mm dans cette forme de réalisation. Le deuxième joint 16 permet également un certain mouvement élastique. il est souhaitable d'utiliser le raccord selon l'inven tion dans des conditions telles que le mouvement maximal soit rare. Les mouvements élastiques maximaux sont en général compris entre 1 et 2 mm. Dans la forme de réalisation représentée, le déplacement en douceur des joints permet d'obtenir une étanchéité efficace même lors de l'application de fortes pressions omenta- nées. De plus, les organes entrant en contact avec les surfaces de élément intérieur subissent une lubrification en continu par le pétrole, le cas échéant; s'ecoularlt dans le pipeline et il en résulte une diminution de l'usure de ces organes et une grande facilité de rotation de l'élément intérieur dans l'élément extérieur, ou vice versa. Des essais ont montre que l'aptitude à la rotation entre les éléments est obtenue même dans une plage de pressions élevées, car le deuxième joint annulaire 16 empêche le blocage des éléments 1 et 5 l'un sur l'autre. L'-aseemblage du raccord selon l'invention est extr#me- ment simple en raison du faible nombre d'organes et de leur mise en place aisée. te premier joint annulaire 14 et l'été ment intérieur 5 sont d'abord disposés dans l'élément extérieur 1 qui est ensuite fixé au tronçon fileté 3 et à l'écrou joint 2. Le deuxième/annulaire 16 et le troisième joint annul & re 21 qui lui est associé sont ensuite mis en place, puis l'anneau métallique 17, les rondelles élastiques et l'anneau métallique 18.Ce dernier est fixé à l'élément extérieur 1 par le fil métallique 20 de verrouillage. Puis l'écrou 6 est fixé sur l'élément 5-de la même manière que précédemment par le fil métallique 8 de verrouillage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent tre apportées au raccord décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention et, par exemple, Zes surfaces de contact et d'appui peuvent être différentes de celles représentées et les positions des joints et des organes élastiques peuvent varier. De plus, i'élet intérieur n'est pas nécessairement de forme tubulaire. REVENDICATION5 1. Raccord destiné à relier des premier et second pipelines, tubes flexibles, tuyaux ou autres, disposé pour permettre des mouvements relatifs entre les pipelines et caractérisé en ce qu'il comporte un élément extérieur assumant la fonction de manchon et pouvant 8tre relié autpremier pipeline, un élément intérieur tubulaire dont une première extrémité est destinée à entre reliée au second pipeline et dont la seconde extrémité présente une première surface qui, en portant sur une seconde surface située à l'intérieur de l'élément extérieur, peut limiter les mouvements tendant à séparer les deux éléments, le raccord comportant également un dispositif d'étanchéité emp8- chant le milieu circulant dans les pipelines de fuir en passant entre les éléments, ce dispositif comprenant un premier joint assurant l'étanchéité lorsque l'élément intérieur est poussé vers l'élément extérieur sous une pression donnée du milieu de manière que lesdites surfaces entrent en contact, et un second joint situé en aval du premier et assurant l'étanchéité si la pression du milieu est supérieure à la résistance du premier joint, le second joint étant disposé pour présenter une certaine élasticité dans la direction axiale des éléments et pour subir élastiquement des pressions élevées momentanées. 2. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde extrémité de l'élément intérieur comporte un collet dont la face arrière délimite ladite première surface, l'élément extérieur comportant un rebord intérieur dont une première face délimite une surface d'appui, le premier joint comprenant un anneau d'étanchéité en matière résistant à l'usure et présentant un faible coefficient de frottement, par exemple en matière plastique telle qu'un polyacétal, un polyamide et analogue, cet anneau, logé dans un évidement de ladite surface d'appui du rebord intérieur, étant destiné à porter sur une partie de la face arrière du collet. 3. Raccord selon llune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que. le deuxième joint comprend un organe d'é tanchéité se présentant sous la forme d'un anneau soumis à la force continue d'organes élastiques ou de rappel. 4. Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes élastiques comprennent une bague portant sur organe d'étanchéité, une autre bague fixée sur l'élément extérieur, et des rondelles élastiques disposées entre ces bagues. 5. Raccord selon la revendication 4q caractérisé en ce que les bagues présentent des rebords qui limitent la compression maximale des organes élastiques pour protéger les rondelles élastiques disposées entre lesdites bagues. 6. Raccord selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le deuxième joint tend à être déplacé vers la face du rebord intérieur opposée à la première face. 7. Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes élastiques exercent sur l'organe d'étanchéité une pression comprise entre 5 et 75 bars.