Brevet FR2353785A1 — publié le 19771230

Les raccords étanches connus de deux tubes, réalisés par formage a froid, perdent leur étanchéité initiale lorsqu'ils sont soumis a des contraintes cycliques provoquées par exemple par des variations répétées de pression et/ou de température. En effet, les dilatations résultant de telles contiaintes, combinant leurs effets a ceux des relaxations des tensions internes, donnent naissance des déformations non égales des matériaux desdits tubes et a des déplacements relatifs des éléments du raccord concerné. Ainsi, on constate que tout raccord, dont l'étanchéité est réalisée au moyen de manchons formant une enceinte circulaire et périphérique contenant un fluide sous pression, ne peut, lors du fonctionnement du circuit dans lequel il est intégré, que perdre ses caractéristiques d'étanchéité initiale. Un tel raccord ne doit de ce fait être choisi qu'en raison de ses caractéristiques mécaniques. L'invention entend remédier è l'absence de raccords étanches de manière permanente et formés a froid, ayant en outre pour but de rendre possible l'utilisation de tubes normalisés non spéciaux, dont l'état de surface, l'ovalisationss les tolérances diamétrales sont quelconques. Ainsi, pourront désormais être réalisés des raccords étanches de manière permanente, avec des###ériaux, dont les caractéristiques banales éviteront d'en rendre le choix onéreux et en permettront un approvisionnement facile, dans des délais petits. Pour ce faire, l'invention propose, d'une part, un nouveau procédé de réalisation de l'étanchéité d'un raccord tubulaire, d'autre part, un nouveau raccord possédant une étanchéité permanente dans le temps. L'invention est donc d'abord relative a un procédé de réalisation de l'étanchéité d'un raccord de deux pièces tubulaires, dont les épaisseurs initiales dans la zone de raccordement sont, respectivement, mince en ce qui concerne une première de ces deux pièces tubulaires, supérieure à ltépaisseur de la première pièce tubulaire en ce qui concerne la deuxième pièce tubulaire, selon lequel on dispose coaxiales les deux pièces tubulaires. Successivement, on ménage dans la paroi de la deuxième pièce tubulaire une gorge annulaire délimitée par deux épaulements axiaux et débouchant dans la face interne de cette deuxième pièce tubulaire, on introduit la première pièce tubulaire dans le passage central de la deuxième pièce tubulaire jusqu'a la disposer au moins partiellement en regard de ladite gorge, on place coaxialement à la première pièce tubulaire et à l'intérieur de celle-ci, en regard de cette gorge, un anneau déformable de manière permanente, on écrase radialement cet anneau de manière à en augmenter la dimension axiale, l'introduisant ainsi au moins partiellement dans la gorge et coinçant la première pièce tubulaire entre la deuxième pièce tubulaire et l'anneau, et on poursuit l'écrasement de cet anneau jusqu'à ce que sa déformation mette en appui ferme sur les épaulements de la gorge ses extrémités axiales, la première pièce étant disposée entre au moins l'une desdites extrémités et l'épaulement correspondant. De manière préférée, on adopte une ou plusieurs des phases complémentaires suivantes - on munit l'anneau d'un prolongement qui dépasse une extrémité de la première pièce tubulaire et on soude ce prolongement a la deuxième pièce tubulaire - on écrase l'anneau au moyen d'un mandrin a rouleaux de pression en réglant la position radiale des rouleaux par déplacement axial d'une broche tronconique - on fixe par frettage sur la face externe de la deuxième pièce, dans le plan de ladite gorge, un corps massif. L'invention a aussi pour objet un raccord étanche de deux pièces tubulaires dont les épaisseurs initiales dans la zone de raccordement sont, respectivement, mince en ce qui concerne une première de ces deux pièces tubulaires, supérieure a l'épaisseur de la première pièce tubulaire en ce qui concerne la deuxième pièce tubulaire, cependant que ces deux pièces tubulaires sont coaxiales. Une gorge annulaire délimitée par deux épaulements axiaux et débouchant dans la face interne de la deuxième pièce tubulaire est ménagée dans la paroi de cette deuxième pièce tubulaire, cependant qu'un anneau écrasé est introduit au moins partiellement dans la gorge et coince la première pièce tubulaire entre la deuxième pièce tubulaire et lui-même et que la déformation dudit anneau est telle que les extrémités axiales de cet anneau sont en appui ferme sur les épaulements de la gorge, la première pièce étant disposée entre au moins l'une desdites extrémités et l'épaulement correspondant. De manière préférée, les dispositions suivantes sont adoptées - l'anneau est muni d'un prolongement qui dépasse une extrémité de la première pièce tubulaire et qui est soudé à la deuxième pièce tubulaire - une frette est fixée sur la face externe de la deuxième pièce dans le plan de ladite gorge - le fond de la gorge comporte une indentation facilitant l'accrochage mécanique de la première pièce tubulaire sur la deuxième pièce tubulaire. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'a titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 18 5 sont des coupes d'un raccord conforme l'invention au cours des diverses phases de sa formation - la figure 6 est une coupe du raccord de la figure 5 complété, conformément l'invention, par une frette - la figure 7 est une coupe d'une variante d'un raccord conforme a l'invention ; et - la figure 8 est une coupe d'une autre variante d'un raccord conforme å l'invention. En regard de la figure 1 est représentée la disposition de la présentation initiale,en vue de leur montage, de deux pièces tubulaires constituées, l'une par un tube cylindrique 1, å paroi 2 relativement mince, dont on distingue une section extrême 3 et la face externe 14, l'autre par un manchon 4 comportant un alésage 5 d'un diamètre suffisant pour permettre l'introduction du tube 1. La paroi 6 de ce manchon a une épaisseur notablement supérieure å celle de la paroi 2 du tube 1.Une gorge annulaire est ménagée dans la paroi 6, débouche dans l'alésage 5 et est délimitée par un fond cylindrique 7,coaxial l'alésage 5 (d'axe 8) et l'alésage 9 du tube 1 et par deux épaulements 10 sensiblement perpendiculaires A l'axe 8. Le manchon 4 est en outre délimité, d'une part, Exialement, par ses deux sections extr*nes 11 et 12, cette dernière étant disposée en regard de la section 3 du tube 1, et > d'autre part, par sa face externe 13. En regard de la figure 2, on note que le tube 1 a été introduit dans l'alésage 5 par l'ouverture par laquelle ledit alésage débouche dans la section extreme 13. La face externe 14 recouvre entièrement la gorge dont le fond est repéré par la référence 7, la section extrême 3 du tube 1 étant située légèrement au-dela de 11 épaulement 10 le plus éloigné de la section 13 d'introduction du tube 1, a une distance d du bord de cet épaulement. La disposition de la figure 3 reprend celle de la figure 2 en la complétant par mise en place, l'intérieur de l'alésage 9 du tube 1, d'un anneau 15 disposé sensiblement symétriquement par rapport au plan médian 16 du fond 7 de la gorge. La dimension axiale a de cet anneau est légèrement inférieure l'écartement axial A des épaulements 10. Enfin, la face externe 17 de l'anneau 15 a une section qui présente une légère concavité. En regard de la figure 4, on note que les rouleaux coniques 18 d'un mandrin ont été disposés symétriquement par rapport au plan 16, en regard de la gorge délimitée par le fond 7. La broche tronconique 19 du mandrin est en appui ferme sur les rouleaux 18 qu'elle a repoussésradialement (flèches F) par suite du mouvement d'avance axiale (flèche G) dont elle a été animée par le dispositif entraîneur 20 connu en soi.On comprend bien que l'action du mandrin a pour effet d'écraser radialement l'anneau en lui faisant prendre la forme 15a, de l'introduire dans la gorge à fond 7 et d'en provoquer une extension axiale qui lui fait perdre sa dimension initiale a et fait venir en appui ferme, sur les épaulements 10, les sections extrêmes 21 de l'anneau 15aven fait,d'ailleurs,avec toujours pour au moins l'une d'elles et, dans l'exemple représenté, pour les deux, en appui sur la paroi déformée 2a de l'extrémité du tube 1 interposée entre l'anneau 15a et la gorge. L'assemblage terminé du manchon 4 et du tube l est représenté sur la figure 5, sur laquelle est constatée la pénétration de la paroi déformée 2a dans la gorge. La face externe 14a de cette paroi déformée 2a a épousé le contour des épaulements 10 et du fond 7 et est plaquée très fortement sur ce contour par suite de l'écrasement de l'anneau 15a au-dela de la limite élastique du matériau le constituant. Enfin, la branche extrême du tube 1 est venue en 3a à l'intérieur de la gorge dans laquelle elle est contenue. Enfin, le raccord de la figure 5 est complété, dans la disposition de la figure 6, par la mise en place, sur la face 13 du manchon 4 d'une pièce massive 22 placée par frettage. Naturellement, la pièce 22 recouvre au moins la zone du raccord comprise entre les deux épaulements 10 qui délíaitent la gorge du manchon 4. La figure 7 représente une variante de réalisation dans laquelle le tube 1 est en fait raccordé a une plaque à tubes 23 d'un échangeur de chaleur, ou à une pièce massive analogue. Bien entendu, on comprend aisément que, dans une telle disposition,cette plaque 23 réalise non seulement la fonction du manchon 4 précité, mais aussi celle de la pièce massive 22 frettée de la figure 6. En effet, les grandes résistance mécanique et rigidité de la plaque 23, parallèlement a son plan, permettent de supprimer la présence de la pièce 22 en la remplaçant avec avantage. Enfin, en regard de la figure 8, est représentée une variante du raccord de la figure 6. Le fond de la gorge ménagée dans le manchon 4 présente une pluralité de petites gorges 7a dont les séparations constituent une indentation dans laquelle la paroi déformée 2a est venu s'incruster, réalisant un accrochage mécanique notable. On note que cet anneau comporte un prolongement 24 qui s'étend parallèlement a l'axe 8, dépasse l'extrémité 3a du tube 1 et est recourbé vers lrextérieur en un épaulement délimité par un chanfrein 25. Le manchon 4 possède lui-même un prolongement 26 se terminant par un chanfrein 27 disposé en regard du chanfrein 25. Un cordon de soudure 28 réunit les deux chanfreins 25 et 27. L'avantage principal des dispositions qui ont été décrites réside dans le maintien permanent d'un appui ferme de la face 14a de l'extrémité du tube 1 sur les épaulements 10 et le fond 7. Ear le fait que l'anneau 15a a été déformé de manière permanente au-del de sa limite élastique, la mise en appui de la face 14a sur les épaulements 10 est définitive, et l'étanchéité obtenue est permanente, quelles que soient les variations de dimensions du tube 1 et du raccord 4 résultant de variations de température ou de pression du fluide véhiculé dans le tube li Le frettage de la pièce 22 ou l'importance des dimensions de la plaque à tubes 23 garantissent l'absence de déformation du manchon dans la zone de la gorge dont le fond est 7 et, par suite, la solidité du raccord réalisé. Enfin, l'accrochage mécanique obtenu par l'indentation 7a est avantageux, combiné en outre a l'étanchéité de la soudure 28. La réalisation des raccords qui a été décrite est en outre avantageuse, car les états de surface des constituants n'ont qu'une influence mineure sur l'étanchéité obtenue, compte tenu des contacts intimes procurés par le mandrinage. En outre, la technique de "spray" consistant en l'apport d'un matériau d'isolement sur les surfaces intérieures des conduits tubulaires, utilisée pour les transports de produits corrosifs, peut être adoptée sans inconvénient, car la zone recouverte ne subit pas de déformation lors de la réalisation d'un raccord conforme à l'invention. A noter enfin une indication : des mesures des fuites se produisant au niveau du raccord ont été effectuées dans le domaine nucléaire au moyen de. spectromètres de masse et ont permis de détecter une fuite de 10 10 pour un fluide (hélium) dont la pression était de 21 bars et la température de 4000C, autant dire une fuite pratiquement nulle. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais an couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. REVENDICATIONS I - Procédé de réalisation de l'étanchéité d'un raccord de deux pièces tubulaires, selon lequel, successivement, on ménage dans la paroi de la pièce de plus grand diamètre, dite deuxième pièce, une gorge annulaire débouchant dans la face interne de cette deuxième pièce, on introduit l'autre pièce, dite première pièce, dans le passage central de la deuxième pièce tubulaire, en la disposant coaxiale à cette deuxième pièce, jusqu'à la disposer au moins partiellement en regard de ladite gorge, on place coaxialement à la première pièce tubulaire et à l'inte- rieur de celle-ci, en regard de cette gorge, un anneau déformable de manière permanente, on écrase radialement cet anneau de manière à en augmenter la dimension axiale, l'introduisant ainsi au moins partiellement dans la gorge et coinçant la première pièçe tubulaire entre la deuxième pièce tubulaire et l'-anneau, caractérisé en ce qu'on applique ce procédé à des pièces dont les épaisseurs initiales dans la zone de raccordement sont, respectivement, mince en ce qui concerne la première pièce, supérieure à l'épaisseur de la première pièce tubulaire en ce qui concerne la deuxième pièce tubulaire, on délimite ladite gorge par deux épaulements et on poursuit ltecrasement de l'anneau jusqu'à ce que sa déformat ion mette en appui ferme sur les épaulements de la gorge ses extrémités axiales, la première pièce étant disposée entre au moins l'une desdites extrémités et l'épaulement correspondant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau est relié à la deuxième pièce tubulaire par une soudure étanche. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau est muni d'un prolongement qui dépasse une extrémité de la pre mière pièce tubulaire et qu'on soude à la deuxième pièce tubulaire. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on écrase l'anneau au moyen d'un mandrin à rouleaux de pression, en réglant la position radiale des rouleaux par déplacement axial d'une broche tronconique. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fixe par frettage sur la face externe de la deuxième pièce, dans le plan de ladite gorge, un corps massif. 6 - Raccord étanche de deux pièces tubulaires, dont l'une d'elles, dite deuxième pièce tubulaire, comporte une gorge annulaire débouchant dans sa face interne, cependant que l'autre pièce, dite première pièce tubulaire, est introduite dans ladite deuxième pièce tubulaire, coaxialement à cette deuxième pièce et qu'un anneau écrasé est introduit au moins partiellement dans la gorge et coince la première pièce tubulaire entre la deuxième pièce tubulaire et lui-même, caractérisé en ce que les épaisseurs initiales des deux pièces dans la zone de raccordement sont, respectivement, mince en ce qui concerne une première pièce tubulaire, supérieure à l'épaisseur de la première pièce tubulaire en ce qui concerne la deuxième pièce tubulaire, en ce que la gorge annulaire est délimitée par deux épaulements et en ce que la déformation dudit anneau est telle que les extrémités axiales de cet anneau sont en appui ferme sur les épaulements de la gorge, la première pièce étant disposée entre au moins l'une desdites extrémités et l'épaulement correspondant. 7 - Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'anneau est relié à la deuxième pièce tubulaire par une soudure étanche. 8 - Raccord selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'anneau est muni d'un prolongement qui dépasse une extrémité de la première pièce tubulaire et qui est soudé à la deuxième pièce tubulaire. 9 - Raccord selon l'une quelconque des revendications 6 8, caractérisé en ce qu'une frette est fixée sur la face externe de la deuxième pièce, dans le plan de ladite gorge. 10 - Raccord selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le fond de la gorge comporte une indentation facilitant l'accrochage mécanique de la première pièce tubulaire sur la deuxième pièce tubulaire.