Brevet FR2257843A1 — publié le 19750808

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif formant raccord de dilatation entre conduits de fluide de température variable. Dans l'état actuel de la technique, un tel dispositif de raccord existe généralement sous la forme d'un soufflet formé par une membrane ondulée, souple, constituée par exemple de tôles minces ondulées, qui, par déformation des ondulations, permet à au moins l'un des conduits de varier en position relativement aux autres conduits tout en formant une liaison étanche. A l'intérieur de la membrane ondulée est ordinairement disposé un manchon lisse coulissent sur les parois internes des conduits raccordés, pour réduire au maximum les pertes de charge pour le fluide qui circule au niveau du dispositif de raccord. Un tel dispositif présente certains inconvénients. Geux-ci sont engendrés par le fait que la membrane est aussi souple dans le sens longitudinai!ce qui est le but du dispositif- que latéralement. Or, un déplacement latéral d'un conduit par rapport aux autres que le dispositif connecte peut causer un défaut de parallelisme entre les brides attachées aux conduits concernés, de sorte que la membrane s'incurve et que la répartition des contraintes dans la membrane n'est plus uniforme Par ailleurs, les défauts d'alignement, de parallèlisme, et les vibrations créent des contraintes principalement dans les ondes de soufflet. Ce fait engendre un risque de rupture en service des ondes et pose donc de graves problèmes techniques et de sécurité. Il est à noter d'autre part que la membrane souple du dispositif antérieur est très sensible aux forces de torsion qui, en combinaison avec les contraintes énoncées précédemment, risquent d'affecter l'efficacité en souplesse et en étanchéité de la membrane meme. Le dispositif de l'invention formant raccord de dilatation entre conduits de fluide de température variable obvie à tous ces inconvénients par le fait qu'il comprend au moins deux feuilles, par exemple en tôle relativement mince, se recouvrant partiellement par des bords voisins mutuellement en contact et enroulées suivant une configuration tubulaire en spirale sensiblement autour d'un axe longitudinal perpendiculaire à la direction commune des bords en recouvrement, chacune desoeux extrémités opposées de cette structure enroulée étant pourvue d'un moyen de fixation au conduit adjacent à raccorder. Ainsi, si un manchon lisse pourvoit à l'étanchéité du dispositif de l'invention, les deux feuilles de la structure peuvent librement coulisser longitudinalement et en rotation 1'une par rapport à l'autre. Dans tous les cas, la structure dont les feuilles sont enroulées de 3 à 7. fois sur elles-mêmes présente, grâce à un recouvrement partiel sélectivement réglable, une rigidité transversale adaptable aux divers cas d'utilisation. La structure peut même être rendue étanche par soudure ou brasure des bords internes de la structure à la spire voisine (évitant ainsi l'introduction d'un manchon), tout en laissant à la feuille la possibilité de coulisser l'une par rapport à l'autre au niveau des spires externes et intermédiaires de la structure qui ne sont pas soudées entre-elles. Dans ce cas, la souplesse de la structure peut être améliorée par la formation d'une ondulation formant nervure de raidissement produite à l'extérieur de la zone maximale possible de recouvrement des feuilles. Les avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description faite ci-après de modes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, qui ne sont cités qu'à titre d'exemple et qui sont illustrés dans le dessin annexé, où - la figure 1 représente une vue en perspective de la structure déroulée d'un dispositif conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective de la structure enroulée constituant le dispositif de l'invention; - la figure 3 est une coupe axiale d'un dispositif construit selon une variante de réalisation conforme à l'invention et faisant intervenir la structure enroulée représentée sur la figure 2; et - les figures 4 et 5 illustrent des variantes de réalisation conformes à l'invention d'un dispositif conforme à l'invention montré partiellement suivant une coupe axiale identique à celle de la figure 3. Un dispositif conforme à l'invention comprend essentiel lement une structure enroulée telle q ue celle représentée en perspective sur la figure 2 et en coupe axiale sur la figure 3. Ce dispositif est conçu pour former un raccord de dilatationf ou de compensation de dilatation, entre plusieurs conduits -2 dans ce cas (CI, C2)-#dans lesquels est susceptible de passer un fluide de température variable. La structure S, telle qu'elle apparaît dans les figures 2 et 3 est formée de deux feuilles FI, F2, par exemple en tôle relativement mince. Ces feuilles se recouvrent partiellement sur une longueur L par des bords voisins mutuellement en contact b1, b2 et b' 1, b12 et sont enroulées suivant une configuration tubulaire en spirale sensiblement autour d'un axe longitudinal A-A' perpendiculaire à la direction commune des bords en recouvrement b3, b4.De préférence, pour avoir une structure suffisamment efficace du point de vue rigidité dans le sens latéral, souplesse dans le sens longitudinal, et étanchéité, ces feuilles sont enroulées 3 à 7. fois sur elles-mEmes de la manière décrite à la figure 1. lies deux feuilles Fl, F2 à la figure 1 sont, dans l'exemple choisi, des tôles minces et planes et, pour constituer la structure enroulée X, sont à l'état initial partiellement superposées pour que leurs bords latéraux respectifs bl, b2 d'une part et b'1, b'2 d'autre part soient sensiblement en alignement et viennent en contact mutuel sur une longueur li variant dans cet exemple de 5 à 20% de la longueur totale de la structure.lies bords en recou vrement bD et b4 délimitent avec la longueur li une zone Z de recouvrement variable. lies deux feuilles sont ensuite enroulées autour de l'axe A-A' perpendiculaire aux bords en recouvrement b3 et b4, dans le sens indiqué par la flèche f, jusqu'à constituer la structure S de la figure 2. Cette structure S est montée sur les deux conduits Cl et C2 d'une manière illustrée à titre d'exemple dans la figure 3. Les extrémités opposées en spirale el, e2 de la structure enroulée sont chacune pourvues d'un moyen de fixation, tel qu'une bride B par exemple, rattaché d'une manière classique au conduit adjacent à raccorder par un axe de liaison et de fixation a représenté schématiquement sur la figure 3. Les brides 31 et B2 relatives aux feuilles Fl et B2 sont soudes à celles-ci d'une manière étanche sur un épaulement E ménagé dans la bride. Cet épaulement peut être plan comme représenté sur la figure 5, ou étagé en gradins conformés pour former une spirale correspondante à celle présentée par l'extrémité el ou e2 en contact avec la bride B1 ou B2, tel qu'illustré en variante dans la figure 5. Belon une autre variante possible, le moyen de fixation de la structure aux conduits peut être constitué de deux anneaux concentriques dl, d2 cnnçus pour enserrer de façon étanche les extrémités opposées el, e2 de la structure S, comme cela apparaît à la figure 4. Suivant l'exemple illustré, la structure S inclut également un manchon lisse M de longueur sensiblement égale à celle de la structure et dont l'une desvs extrémités est de préférence fixée à la bride 31 ou 32 correspondante. Dans ce cas, l'autreAbride laisse un jeu de déplacement pour l'autre extrémité du manchon et peut éventuellement porter un joint d'étanchéité. Par ce montage du manchon dans la structure, le dispositif de l'invention est rendu démontable latéralement. Ce manchon sert de moyen de réduction de la perte de charge du fluide qui traverse le dispositif de l'invention. Par ailleurs, une bague de frettage bf peut être montée extérieurement autour de la structure S au niveau de la zone Z de recouvrement des feuilles, ce de façon à éviter que ne se produise de déformation de la structure en cours de fonctionnement, dans certains cas envisagés ci-après. Le dispositif décrit à la figure 3 fonctionne de la manière suivante. lie liquide qui doit passer du conduit Cl au conduit C2 ayant une température variable, les déformations dues à la dilatation des parois des conduits doivent normalement être absorbées ou compensées par un dispositif de raccord qui ne risque pas de se rompre s service sous diverses contraintes. Le dispositif illustré dans la figure 3 permet de satisfaire à ces conditions en raison du fait que les feuilles F1 et F2 peuvent aisément coulisser l'une sur l'autre par rotation ou suivant l'axe A-A'.Par ailleurs, avec une zone de recouvrement Z relativement importante par rapport à l'aire desfeuilles, il ressort aisément des figures 2 et 3 que la structure S est suffisamment rigide pour compenser les composantes de force dirigées perpendiculairement à l'axe A-A' des conduits, ce qui assure un coulissage correct du manchon M à l'intérieur des conduits Cl et C2. Envariante d'utilisation, le manchon M peut être supprimé et, pour rendre étanche la structure S, les bards internes bil , b'2 de la structure S sont reliés par jonction étanche à la paroi interne de la spire voisine de ces bords, par exemple par brasure, soudure, collage, liaison adhérenteS rivetage, agrafage ou analogue Bien queka souplesse du dispositif soit atténuée par cette jonction étanche,il est à noter que les spires autres que celles soudées entre-elles, c'est-à-dire les spires externes et intermédiaires de la structure S, peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre, la bague de frettage bf évitant toute déformation de la structure au niveau de la zone de coulissage des feuilles entre-elles.Pour accroître alors la souplesse de la structure S, au moins l'une des feuilles F1 F2 peut comporter au moins une ondulation formant nervure de raidissement n (voir figure 5) prévue à l'extérieur de la zone maximale possible de recouvrement desditesfeuilles. Selon une autre variante, l'espace i que laissent les spires -de chaque feuille F1, F2 entre leur zone de recouvrement Z peut être rempli d'un matériau isolant thermique tel que l'amiante, de façon à réduire par les pertes de chaleur dans le dispositif de l'invention. C'est dire, d'une manière générale que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été cités qu'à titre d'exemple. Au cnntraire, l1inven- tion comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des noyers décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cidre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 Dispositif formant raccord de dilatation entre au moins deux conduits de fluide de température variable, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux feuilles, par exemple en tôle relativement mince, se recouvrant partiellement par des bords voisins mutuellement en contact et enroulées suivant une configuration tubulaire en spirale sensiblement autour d'un axe longitudinal perpendiculaire à la direction commune des bords en recouvrement, chacune des deux extrémités opposées de cette structure enroulée étant pourvue d'un moyen de fixation au conduitsdjacent à raccorder 20 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bords internes deskeuilles de la structure précite sont reliés par jonction étanche à la paroi interne de la spire voisine, par exemple par brasure, soudure, collage, liaison adhérente, rivetage, agrafage ou analogue 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de fixation précité est constitué par une bride connue en soi, fixée à chaque extrémité de la structure enroulée précitée. 40 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bride précitée est intérieurement épaulée, l'épaulement étant adapté pour recevoir les extrémités en spirale de la structure enroulée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce quel'épaulement précité est conformé en gradins épousant la formelle la spirale formée par les extrémités opposées précitées de la structure enroulée. 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de fixation précité est constitué par deux anneaux concentriques enserrant les extrémités opposées précitées de la structure enroulée 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des feuilles précitées comporte au moins-une ondulation formant nervure de raidissement produit à l'extérieur de la zone maximale possible de recouvrement desdites feuilles. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que une bague de frettage enserre, extérieurement.à la structure enroulée; la feuille extérieure au niveau de la zone de recouvrement des feuilles. 9. Dispositif selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' un un matériau isolant thermique, tel que Itarniante par exemple,est intercalé entre les spires de la structure -précitée, en dehors de la zone de recouvrement précitée, de façon à constituer une obturation/étanche au fluide traversant ledit dispositif. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications t à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon tubulaire lisse, interne à la structure enroulée, ayant l'une de ses extrémités fixée à une des brides précitées et son autre extrémité traversant de façon coulissante l'autre bride.