Brevet FR2321088A1 — publié le 19770311

La présente invention concerne un dispositif pour recevoir et équilibrer des variations longitudinales et/ou angulaires dans des conduites notamment de grandes dimensions nominales, en utilisant un dispositif compensateur, -~s est essentiellement formé d'un soufflet métallique, sur lequel, des deux côtés, il subsiste des extrémités à souder, suivant l'aie longitudinal ainsi que des organes de serrage estérieurs. Dans les dispositifs compensateurs connus, le transfert des efforts entre les conduites tubulaires reliées au compensateur se fait par des tirants ou des caissons en anneau, par l'intermédiaire de structures en nervures. Du fait que les conduites tubulaires tendent facilement à se déformer pour prendre une forme ovale, du fait de leurs épaisseur de paroi relativement faibles au niveau de leur point de raccordement sur le compensateur, il est nécessaire dans les modes de réalisation de compensateurs connus, soit de réaliser les poutres des caissons annulaires correspondantes, de façon très solide c'est-à-dire avec beaucoup de matière, soit de dimensionner les nervures de façon relativement forte par rapport à la paroi des conduites, pour arriver à une résistance suffisamment grande. Une structure en caisson annulaire, nécessite non seulement beaucoup de matière, mais est également très onéreuse à fabriquer. Ces frais de fabrication résultent avant tout des cordons de soudure très longs, liés à ce type de structure. La structure en nervure offre contrairement à cela l'avantage d'un plus faible coft de fabrication car ce mode de réalisation nécessite moins de cordons de soudure, mais toutefois le court en matière est plus élevé car les épaisseurs des extrémités à souder correspondent à un multiple de l'épaisseur des tuyaux, ce qui peut se démonter sans grande difficulté à l'aide des formules classiques de résistance des matériaux. On a déjà proposé un dispositif compensateur pour absorber de grandes déformations angulaires, à l'aide d'un soufflet déformable ayant une douille à son extrémité. Ce dispositif compensateur a pour but dans le cas de déformations angulaires importantes, d'éviter un fléchissement du soufflet ou encore une compression supplémentaire du soufflet, qui pourrait provenir de dispositifs à tirants. Comme organe qui nécessite des perfectionnements, on a le soufflet qui dans ce montage, crée des problèmes, car il faut amener un gouJon à travers l'extrémité à souder. Le goujon ne convient pas pour ltapplication à laquelle il est destiné, puisque ce goujon ne présente qu'un diamètre relativement faible et ne peut recevoir des efforts importants. Le dispositif compensateur connu présente un moyen de liaison souple, mais rigide vis-à-vis de dilatations, qui se fixe à la fois sur les douilles et sur le soufflet, pour former un moyen de guidage pour le compensateur. Le moyen de guidage a pour but qu'en dépression, le soufflet déformable c'està-dire lorsque les ases des douilles forment un certain angle dans un plan, se place avec l'aie suivant une ligne située dans ce plan et présente une courbure constante. Abstraction faite de ce que le compensateur connu nécessite des moyens constructifs élevés et très compliqués, on connatt des éléments de liaison tels que des fers ronds, des cibles ou des channes de Gall, en combinaison avec des organes dXappui analogues à des rotules, on ne Deut utiliser un tel mode de réalisation que pour des compensateurs de faibles dimensions nominales. A ctté du fait que la structure connue de compensateur soit onéreuse, ce dispositif est également limité dans son application à des efforts réduits. Du fait de ces inconvénients liés aux solutions connues tels que des compensateurs, la présente invention a pour but d'améliorer les structures de serrage connues des compensateurs, notamment ceux destinés aux dimensions nominales importantes et/ou. aux fortes pressions, en utilisant des moyens simples et pour eela peu onéreux. A cet effet, l'invention concerne un dispositif caractérisé par une structure en chtssis, rigide, à section non symétrique en rotation, qui traverse perpendiculairement un axe longitudinal du soufflet, l'extrémité à souder correspondante et est reliée de façon solidaire. Suivant une autre caractéristique de I ltinvention, la structure en ehtssis est réalisée sous forme d'étrier portant de façon connue les tirants. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, étrier est une barre de section rectan gulaire. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'étrier se compose de deux barres paallèles à section rectangulaire, disposées à une certaine distance l'une de l'autre. Enfin, suivant une autre caractéristique de l'invention, chaque étrier comporte dans l'extrémité à souder correspondante, au niveau de son autre avant et de son ate arrière, des moyens pour créer des conditions d'écoulement optimales ; les moyens prévus à cet effet sont destinés à créer des conditions d'écoulement optimales, se composant essentiellement de capuchons rapportés. L'invention offre un certain nombre d'avantages : L'invention repose sur les avantages d'une structure en châssis, telle qu'elle est appliquée dans la construction automobile. Il en résulte dans le compensateur Je l'invention, comme dans le châssis, des véhicules automobiles, l'avantage d'un poids très faible de l'ensemble de la structure, combiné à une très grande résistance et à de faibles cotts Je fabrication. Le dispositif compensateur selon l'invention se compose d'un tirants placés à l'extérieur. Ces tirants reçoivent leurs efforts de traction de façon simple par aes étriers qui traversent diamétralement le tube à souder, pour trans- mettre les efforts aux extrémités à souder correspondantes du com pensateur. Comme poutres, on peut avantageuse ment utiliser un ou deux profils plats, placés sur chami'., qui, z, fait du couple de fléchissement constant suivant le diamètre e l'extrémité de tuyau à souder, peuvent s'utiliser de façon optimale du point de vue de la résistance. Lorsqu'on choisit une section dune telle poutre suffisamment importante, la contrainte de flé- chissement peut être maintenue très faible suivant la relation sui vante ## = #### x 6. Le passage des forces proprement dites aux extrémités à souder se fait aux endroits auxquels l'étrier traverse l'extrémité à souder correspondante. la résistance au fléczzisse- ment de ltétrier combiné au cordon de soudure permet un passage ds efforts sans couple. On évite en même temps toute ovali-;at-tn de l'extrémité à souder. Il est clair que le dispositif compensateur selon l'intention a non seulement l'avantage tune construction plus économique du point de vue de la matière mais également du point de vue de la fabrication par rapport anx difpe sitifs compensateurs connus ou proposés. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de deux exemples de réalisation représen- tés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe verticale d dtun embout à souder, compensateur, muni d'un étrier transversaI. - la figure 2 est une vue en plan du dispositif compensateur de la figure 1. - la figure 3 est une coupe verticale du dispositif compensateur comportant deux étriers parallèles, disposés transversalement à une certaine distance l'un de l'autre. - la figure 4 est une vue en plan du dispositif de la figure 3. - la figure 5 est une vue en plan montrant la répartition des forces P dans un dispositif muni dun étrier. - la figure 6 est un schéma montrant la courbe de la tension de fléchissement maximale à la distance x de la figure 5. - la figure 7 est un schéma montrant la courbe de la tension de fléchissement maximale dans une poutre en caisson, connue, en coordonnées polaires ç . - la figure 8 est un autre schéma de la courbe de la plus grande contrainte de poussée dans une poutre en caisson, annulaire, en coordonnées polaires ç - la figure 9 est une vue en perspective du tracé des contraintes de fléchissement dans une poutre en caisson, annulaire, selon les figures 7 et 8. - la figure 10 est une vue en pers- pective montrant les efforts dans une structure nervurée, connue. - la figure il est un graphique montrant la contrainte de fléchissement dans une extrémité à souder, tubulaire, d'une structure en nervure, en coordonnées polaires S correspondant à la figure 10. Aux figures 1 et 2 ainsi qu'au: figures 3 et 4, le dispositif formant une extrémité à souder, tubulaire, porte la référence 1. Transversalement à son aie longitudi- nal selon les figures 1 et 2, à travers les fentes la, on a passé un étrier 2 à section rectangulaire plate, et on la soudé symétri- quement à l'extrémité à souder. Les entretoises 3, fixées perpendiculairement à l'étrier 2, agissent en outre, contra toute @di- fication de forme éventuelle, de l'extrémité à souder 1. En dehors de l'étrier à souder t, sur l'étrier 2, on a les tirants 4 qui servent à serrer le compensateur non représenté. Ces tirants sont décalés l'un par rapport à l'autre de 1800. L'exemple de réalisatici des figures 3 et 4 est identique à celui des figures 1 et 2 à leexce-tic- de l'étrier unique 2 qui est remplacé par deux étriers 2' paral- lèles l'un à l'autre à une certaine distance. Aux pièces d'écartement 5, qui relient les étriers 22, on a articulé les organes de serrage (tirants 4) non représentés. Aux figures 5 à 11, on a représenté les éléments de résistance suivants, à l'aide dtexemples, da- le cas de poutres en caisson annulaires connues ou de structures nervurées connues. Du fait que le couple de fléchis- sement dans l'étrier présente pour chaque couple X @figure 5) la meme valeur 14 = P h, P étant la force dans l'organe de serrage et h le bras de levier entre l'organe de serrage et la paroi u : be on a une contrainte de fléchissement maximale max = con@tante pour chaque point X à l'intérieur du diamètre du tube. ainsi or utilise de façon optimale le matériau, du point de vue de la résis- tance de la structure selon l'invention. Une utilisation optimale du matériau n'est pas possible dans les poutres en caisson a ai res ou les structures en nervure, connues. la figure 7 représente le tracé de la contrainte de fléchissement maximale dans la poutre @u caisse en anneau, en coordonnées polaires (figure 9). La fi ure repre- sente à titre complémentaire la courbe de la plus grande conJrtLlte de poussée # max. Les deux schémas montrent clairement lule courbe fortement oscillant des contraintes en fonction des coordonnées polaires y . Pour une structure en nervure connue selon la figure 10, on a représenté à la figure @@ la courbe de la contrainte de fléchissement dans le tube (extrémité à souder) en fonction des coordonnées polaires #. Dans ce cas, l'état tes contraintes est également très variable en fonction de #. Tes tracés des contraintes représentées dans les schémas des figures 7, 8 et il, confirment clairement ltutilisation peu favorable des maté- riaux dans les poutres en caisson annulaires, commues ainsi que dans les structures à nervure connues. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représen- tés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inven- tion. R-E V E N D I C A T I 0 N S 10) Dispositif pour recevoir et équilibrer des variations longitudinales et/ou angulaires dans des conduites notamment de grandes dimensions nominales, en utilisant un dispositif compensateur, qui est essentiellement forme d'un soufflet métallique, sur lequel, des deux côtés, il subsiste des extrémités à souder, suivant l'aie longitudinal ainsi que des organes de serrage extérieurs, dispositif caractérisé par vne structure eS cassis (2), rigide, à section non symétrique en rotation, gui traverse perpendiculairement un ase longitudinal du soufflet, l'extré- mité à souder (1) correspondante et est reliée de façon solidaire. 2 ) Dispositif selon @@ tion 1 oaractérisé en ce que la structure en cassis (2) est r a- lisée sous forme d'étrier portant de façon connue les tiran-i,-s (4). 30) Dispositif selon l'une qaelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étrier (2) est une barre de section rectangulaire. 40) Dispositif selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étrir (2) se compose de deux barres parallèles (21) à section rectangulaire, disposées à une certaine distance l'une de l'autre. 5 ) Dispositif selon l'une quelcon que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que caTi étrier (2, 2t) comporte dans l'extrémité à souder correspondante, au niveau de son arête avant et de son arête arrière, des moyens pour créer des conditions d'écoulement optimales. 6 ) Dispositif selon la revendics- tion 5, caractérisé en ce que les moyens destinés à créer des con- ditions d'écoulement optimales, se composent essentiellement de capuchons rapportés.