Brevet FR2275719A1 — publié le 19760116

La présente invent on concerne des dispositifs de raccordement rapide pour joindre temporairement de façon étanche au vide, meme poussé (10 6 Torrs), ou à la pression, un élément comportant un embout tubulaire à un ajutage ou une canalisation permanents d'un système. Elle a trait, plus particulièrement, à un dispositif de raccord du type utilisant un ou plusieurs joints toriques parallèles réalisés en un matériau élastique, tel que des caoutchoucs synthétiques (néoprène) ou naturels et permettant, en meme temps, un montage et démontage rapide de l'embout tubulaire à raccorder sans autre manipulation directe du joint que la pose de cet embout sur le dispositif conforme à l'invention. Dans des dispositifs connus de ce genre, le raccordement rapide est généralement obtenu par l'écrasement d'un ou plusieurs joints toriques parallèles en rétrécissant les gorges dans lesquelles/ces joints à l'aide d'une pièce mobile vissée ou mue à l'aide de vérins ou de boulons (voir Figure i du dessin annexé).De tels dispositifs présentent les inconvénients suivants a) une mécanique relativement importante comportant une pièce fixe et une ou plusieurs pièces mobiles dont l'ureau moins est couplée à la pièce fixe à l'aide d'un pas de vis, d'une rampe hélicoidale, d'un jeu de vérins ou de boulons b) le serrage souvent excessif et parfois localisé (section ovale) du ou des joints toriques qui doivent entre comprimés suffisamment pour rattraper les tolérances des cotes des différents embouts tubulaires, d'ou une durée de vie limitée des joints, et des tolérances d'ajustement relativement serrées c) le risque de destruction du ou des joints par les angles vifs de l'embout tubulaire lorsqu'il est, par exemple, en verre ou en quartz; et d) des manipulations relativement longues et délicates, car le serra- ge doit être aussi uniforme que possible. Un dispositif connu permettant de pallier les inconvénients cidessus comprend un ou plusieurs joints toriques creux et gonflables, toutefois ceux-ci ne sont réalisés que pour des diamètres supérieurs à environ 200 m mètres. le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ou au moins de réduire considérablement les inconvénients des raccords du type serre-joint et d'obtenir des performances et des avantages comparables à ceux du joint gonflable, pour des diamètres inférieurs à 200 millimètres. Suivant l'invention, un dispositif de raccordement rapide et étanche pour joindre temporairement à un système à vide ou à pression, un élément comportant un embout tubulaire,est principalement caractérisé par le fait qu'il comporte : une partie à surface cylindrique dont le diamètre extérieur ou intérieur est respectivement légèrement inférieur ou supérieur au diamètre intérieur ou extérieur de l'embout qui s'emmanche sur ou dans cette surface ; une gorge annulaire pratiquée dans ladite surface et comprenant une ouverture en regard de l'embout ; un joint torique inséré dans cette gorge et ayant un diamètre de corde inférieur/à la profondeur de cette dernière et un ajutage débouchant au fond de ladite gorge et amenant du gaz comprimé afin de soulever le joint dudit fond et de le plaquer simultanément contre la surface de l'embout et les parois latérales de la gorge. L'invention sera mieux comprise et d'autres de ses caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé s'y rapportant, donnés à titre d'exemple et sur lequel la Figure 1 représente une coupe axiale d'un raccord rapide de l'art antérieur du type à joint comprimé ; et la Figure 2 est une coupe axiale d'un mode de réalisation d'un raccord rapide conforme à la présente invention. Sur la Figure 1, on a représenté un raccord rapide du type à écrasement de joint de l'art antérieur pour joindre temporairement et de façon étanche, un embout tubulaire 1 en verre ou quartz, par exemple, à un autre tube 2, par exemple en métal. Le2raccord à compression comprend une partie fixe solidaire du tube/et constitué par une bride fixe 3 portant l'une des parties du mécanisme de serrage (taraudages ou pas de vis, non représentés) et par un agrandissement 4 du diamètre intérieur du tube 2 pour permettre de loger des joints toriques 10 et 11. la profondeur de cet agrandissement 4 est légèrement inférieur à l'épaisseur ou au diamètr de la corde des joints toriques 10, 11. les deux joints 10, 11 sont séparés l'un de l'autre à l'aide d'une pièce en forme d'anneau 5 mobile - axialemént à l'intérieur de la partie élargie 4 du tube et le second joint 11 est maintenu à l'intérieur du tube 2 au moyen d'une autre pièce mobile comportant une partie tubulaire 6 insérée à l'intérieur de la partie élargie 4 du tube 2 et une seconde bride 7 solidaire de la partie tubulaire 6 et couplé à la première bride 3 par l'in- termédiaire du mécanisme de serrage (non représenté). La partie fixe du raccord forme, au niveau de ltélargissement 4 de l'intérieur du tube 2, avee l'anneau mobile 5 et la partie tubulaire 6 de la pièce mobile 6,7 deux gorges annulaires de section trapèzoidale s'ouvrant vers la surface extérieure de l'embout 1 qui doit entre raccordé au tube 2. La largeur de ces gorges est variable en fonction du serrage de la pièce mobile 6, 7 contre la bride fixe 3 à l'aide du mécanisme précité. Ce serrage fait ressortir les joints 10 et 11 des gorges qui se rétrécissent et les presse contre la surface de l'embout 1. Sur la Figure 1, on peut voir aisément que la longueur d'embout 1 nécessaire à obtenir une étanchéité correcte est relativement importante. Ceci n'est pas désirable au cas où le raccord rapide est utilisé, comme par la demanderesse pour relier à une pompe à vide une enceinte tubulaire en quartz fermée d'un c8té et obturée de l'autre c8té, après son évacuation, à l'aide d'une pièce 8 en quartz. La pièce 8 est scellée à la paroi de l'embout 1 à l'aide d'un chalumeau à flamme circulaire par exemple ; cette paroi étant plaquée contre la pièce 8 par un jet de gaz. Cette enceinte étant utilisée pour le traitement thermique sous vide de plaquettes semiconductrices, par exemple, Il est à noter, d'autre part, que pour éviter un serrement excessif et donc-une usure prématuré des joints, les tolérances du diamètre extérieur et l'ovalisé de l'embout tubulaire 1 doivent être relativement réduites (de préférence inférieures au dixième du diamètre de la section des joints 10 et il ou à + 1 millimètre). Sur Sus la Figure t, on a représenté le raccord rapide 13 suivant l'invention permettant le raccordement rapide et temporaire de 11 embout tubulaire t au tube 2 ou à une bride d'obturation (non représenté). Le dispositif de raccord 13 comprend une bride 14 permettant de positionner l'extrémité libre de l'embout 1 en butée et avec précision ainsi qu'un partie, cyli drique 15 dont le dia ou supérieur mètre est légèrement inférieur/à celui de embout tubulaire 1 et sur(ou dans)laquelle est emmanchée l'extrémité de celui-ci, c'està-dire qu'une étanchéité interne ou externe peut être obtenue par des moyens analogues. Un joint torique 16 réalisé en un élastomère analogue à celui de la Figure 1 prend place dans une gorge annulaire 17 dont les tolérances d'usinage sontielles qu'il reste,lorsqutil se dilate,en contact permanent avec les parois latérales t8, 19 de la gorge. Ces parois latérales 18, 19 sont de préférence inclinées de manière que l'ouverture de la gorge soit plus étroite que son fond, ceci afin de compenser la réduction de la section du joint 16 avec ltaccrois- sement de son diamètre (dilatation). Au repos le joint 16 est, par sa propre élasticité (son diamètre nominal étant inférieur à celui du fond de la gorge 17), ramené au fond de la gorge 17, celle-ci étant suffisamment profonde pour que le joint ne dépasse pas la surface extérieure de la partie cylindrique 15 du raccord 13. Lorsque l'embout 1 est emmanché sur la partie cylindrique 15, on injecte de l'air ou du gaz comprimé, provenant d'une bouteille 20 ou d'un compresseur (non représenté) à travers une première vanne 21, un détendeur 22,une vanne à trois voies 23,/tube 24 et un ajutage 25 pratiqué dans la masse même du raccord 13 et aboutissant par des ouvertures 26, au fond de la gorge 17. Cet air comprimé soulève le joint 16, qui tend alors à augmenter de diamètre et qui vient se#pla- quer sur la paroi intérieure de ltembaut tubulaire 1 contre laquelle elle s'écrase avec une force fonction de la pression d'air.Le joint 16 écrasé par cette pression d'air a simultanément tendance à s'ovaliser de façon à se plaquer également contre les parois latérales 18, 19 de la gorge 17 et isoler simultanément l'intérieur de l'embout tubulaire 1, d'une part, de la pression extérieure ambiante et, d'autre part, de l'air comprimé à l'intérieur de la gorge. L'embout tubulaire 1 et l'enceinte (non représentée) à laquelle il est relié se trouve ainsi, presque immédiatement après l'application de l'air comprimé rendu étanche sans écrasement excessif du joint 17, et grâce à l'utilisation de l'air comprimé les efforts du joint sur embout 1 et les parois latérales 18, 19 sont uniformément répartis, en réduisant notablement son usure. Lorsque, à l'aide de la vanne à trois voies 23, la pression sous le joint 17 est réduite à l'ambiante (ou à une faible dépression), celui-ci reprend sa place au fond de la gorge 17 et l'embout 1 peut être aisément enlevé. Il est à remarquer ici que, grâce au dispositif suivant l'invention, l'embout tubulaire 1 peut présenter des tolérances d'usinage très larges, le rattrapage du jeu ne dépendant que de l'aptitude élastique du joint 17 et du diamètre de sa corde qui doit être au moins légèrement supérieur au double du Jeu maximum donné par les tolérances relatives de 11 embout 1 et de la partie cylindrique 15. I1 est å remarquer d'autre part, que le dispositif selon l'invention peut comprendre plusieurs gorges parallèles respectivement munies de joints toriques et reliées ensemble par leurs fonds à l'a jutage d'amenée de l'air comprimé. le dispositif suivant l'invention trouve une application immédiate dans tout ce. qui utilise des tubes en céramique, verre ou quartz, par exemple dans lesquels on veut faire le vide, ou les remplir d'une atmosphère contrôlable. in effet, les tubes en céramique, quartz ou verre, ont des tolérances de fabrication assez larges, dépassant souvent les + 1 mm, ils sont par ailleurs souvent ovalisés, et le montage traditionnel décrit sur la Figure 1, oblige, soit à adapter la contre-bride au diamètre du tube, soit à rectifier le diamètre du tube, opérations onéreuses. Ce dispositif peut être avantageusement utilisé dans des appareils de scellement sous vide d'ampoules en quartz destinés à la diffusion sous vide d' impuretés dans des plaques monocristallines de silicium. Un autre exemple d'application, sont des vannes à vide à passage total, du type pendulaire ou à tiroir. Dans les deux cas, il faut décoller l'opercule d'obturation de son siège pour dégager le joint torique avant de l'effacer, ce qui nécessite des dispositifs mécaniques onéreux, tels que des vérins, ressorts, ou billes ; et qui conduit à une construction encombrante. En utilisant un dispositif analogue à celui décrit, ci-dessus, c'est le joint qui se déplace sous l'effet du vide ou de la pression, ce qui permet d'effacer l'opercule sans détériorer le joint. - ELEVENDICATIONS t - Dispositif de raccordement rapide et étanche pour joindre temporairement à un systèmesà vide ou à pression, un élément comportant un embout tubulaire (1), caractérisé par le fait qu'il comporte une partie à surface cylindrique (15) dont le diamètre extérieur ou intérieur est respectivement légèrement inférieur ou supérieur au diamètre intérieur ou extérieur de l'embout (1) qui s'emmanche sur ou dans cette surface (15) ; une gorge annulaire (17) pratiquée dans ladite surface (15) et comprenant une ouverture en regard de l'embout (1) ; un joint torique ~(16) inséré dans cette gorge (17) et -ayant un diamètre de corde inférieur à la progondeur de cette dernière et un ajutage (25) débouchant au fond de ladite gorge (17) et amenant du gaz comprimé afin de soulever le joint (16) dudit fond et de le plaquer simultanément contre la surface de l'embout (1) et les parois latérales (18, 19) de la gorge (17). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite gorge (17) présente une section trapèzoidale obtenue par l'inclinaison de ses parois latérales de façon que son fond est plus large que son ouverture.