Brevet FR2326651A1 — publié le 19770429

La présente invention concerne un dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux avec une garniture armée de câblés ou de tissu, déformable élastiquement et fixée entre deux pièces d'assemblage de tubes, aux extrémités de laquelle on a incorporé par vulcanisation des bagues stabilisatrices. On utilise ces compensateurs pour compenser les mouvements radiaux ou axiaux des extrémités des conduites à réunir. Dans le cas d'un renforcement par des câblés ou un tissu d'une garniture réalisée en un élastomère ou en une matière plastique élastique, il peut s'agir d'éléments de renforcement avec des fibres textiles, minérales ou métalliques. Il est par ailleurs indifférent, pour la présente invention, que la garniture ait une section circulaire, rectangulaire ou ovale, cette garniture pouvant avoir une forme cylindrique, bombée ou fortement ondulée. Il existe un très grand nombre de compensateurs pour tubes en forme de soufflets. C'est ainsi qu'on connait des compensateurs élastiques pour tubes avec des brides de tube entièrement réalisées en un matériau composite avec, en arrière, des anneaux de bride métalliques, ainsi que des compensateurs élastiques pour tubes en un matériau composite avec des extrémités à bourrelets, qui sont réalisées de telle façon que les éléments de renforcement en câblés supportant la pression entourent un anneau ou un câble métalliques et sont contenus dans un évidement profilé correspondant, de forme semblable, d'une bride en métal; on a aussi proposé des compensateurs élastiques pour tubes avec des colliers de serrage divisés, incorporés par vulcanisation, dont le crène- lage interne est mis en place à la presse sur les extrémités des tubes ou tuyaux. Tous les compensateurs pour tubes sus-mentionnés présentent en ce qui concerne leur fabrication, leurs possibilités d'utilisa- tion et leur comportement en service, divers inconvénients que la présente invention a pour but d'éliminer. La réalisation des compensateurs pour tubes avec des brides de tubes entièrement réalisées en un matériau composite avec, en arrière, des brides métalliques sont très couteux à fabriquer étant donné que les éléments de renforcement supportant la pression doivent étre mis en place de façon continue, c'est-a-dire sans interruption lors de la réalisation des brides. Il est toutefois particulidrement gênant que les brides incorporées sur le compensateur nécessitent, à cause de lèur élasticité, un fort couple de serrage pour les boulons de ces brides afin de réaliser une étanchéité fiable avec les brides des tuyaux. Avec les brides de tuyaux en matière plastique, un couple de serrage excessif peut provoquer leur-rupture, alors qu'il faut s'attendre à des défauts d'étanchéité dans le cas d'un couple de serrage insuffisant. En ce qui concerne les compensateurs pour tubes, comportant des bourrelets, dans lesquels les nappes diagonales de câblés sont placées autour de la bague à bourrelet de renforcement en métal,il est.d#fficile-en particulier pour les compensateurs de grandes dimensions -de réaliser une liaison transmettant les efforts entre le bourrelet de la partie élastique en matériau composite du compensateur pour tubes et la bride métallique avec profilage.Il est souvent impossible d'empêcher le bourrelet de sauter en direction de )!extérieur du profilage de la bague métal- ligue lors de l'application de fortes pressions ou en cas de mou vementide grande amplitude, en particulier quand le volume du matériau composite élastique change sous l'action de sollicitations chimiques, thermiques ou mécaniques. De plus, l'ancrage des éléments de renforcement en câblé ou en tissu supportant la pression est très difficile pour la réalisation de l'extrémité en forme de bourrelet, étant donné que seulement un très petit angle d'enroulement autour de la bague à bourrelet est possible.Dans le cas des compensateurs pour tubes avec des pièces annulaires métalliques incorporées par vulcanisation pour lesquelles on réalise la liaison avec les extrémités des tuyaux par ajustement à la presse ou crénelage, le raccordement donne lieu souvent à des difficultés appréciables, car les tolérances sont importantes surtout dans le cas de tuyaux de grandes dimensions. Par ailleurs, un ancrage sur des pièces de renforcement en câblé ou en tissu sollicitées à la pression n'est pas possible car les fils, en particulier quand il s'agit de fils'métalliques1 peuvent sortir de l'élastomère. Le problème à résoudre par la présente invention est la r6- alisation d'un compensateur élastique pour tubes ou tuyaux, de fabrication particulièrement économique, qui supprime ou tout au moins diminue les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui réalise une liaison capable de transmettre des efforts entre les éléments de renforcement en câblé ou en tissu sollicités à la pression et les pièces de raccordement adaptées aux extrémités du tube ou tuyau. Le compensateur pour tubes selon l'invention est destiné à résoudre le problème précité; il est caractérisé en ce que les ex trémités de la garniture entre une bague stabilisatrice métallique cylindrique non divisée et incorporée par vulcanisation et un collier de serrage métallique cylindrique extérieur fendu sont montées de façon à transmettre des efforts. Le montage destiné à transmettre les efforts est réalisé de préférence avant la vulcanisation complète de la garniture. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la liaison transmettant les efforts est réalisée avec des vis réparties sur le pourtour, qui sont logées dans des fentes du collier de serrage orientées dans la direction circonférentielle de ce dernier et qui s'engagent dans des trous taraudés ménagés dans la bague de stabilisation, ou stabilisatrice. Le collier de serrage extérieur est de préférence soudé, par 11 intermédiaire de pièces de raccordement saillantes radialement ou axialement, aux pièces d'assemblage des tubes réalisées de façon correspondante. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment 11 invention peut entre réalisée. La figure 1 représente une coupe axiale à travers une moitié d'un compensateur pour tube selon l'invention, les figures 2 et 3 représentent des coupes axiales de formes de réalisation modifiées du dispositif de fixation de la garniture, transmettant des efforts, la figure 4 représente schématiquement le développement d'un élément de renforcement en câblés entourant les deux bagues de stabilisation, la figure 5 représente une coupe axiale d'un collier de serrage pour le compensateur selon l'invention. la figure 6 représente une coupe radiale partielle de l'extrémité d'une garniture fixée entre la bague de stabilisation et le collier de serrage, la figure 7 représente d'une manière semblable à celle de la figure 2, une forme de réalisation modifiée. Le compensateur élastique pour tubes représenté sur la figure 1 est constitué par une garniture 1, par des bagues 2 de stabilisation incorporées par vulcanisation aux extrémités de la garniture, par des colliers de serrage extérieurs 3 et par une pièce 4 d'assemblage de tube qui est réalisée sur la figure 1 sous la forme d'une bride annulaire 4. On peut relier, à l'aide de la bride annulaire 4 et de boulons de serrage 5 orientés axialement le compensateur pour tubes à la bride 6 d'assemblage d'un tuyau 7. La garniture 1 comporte des éléments de renforcement 8 en câblé ou en tissu, sollicités à la pression qui sont de préférence mis en place de façon à contourner la bague de stabilisation 2, qui s'étendent jusqu'à la partie médiane de la garniture et qui se chevauchent l'un l'autre. La bague 2 tubulaire de stabilisation, incorporée par vulcanisation, a de préférence une section transversale circulaire, le cas échéant rectangulaire ou ovale, et comporte sur son pourtour une pluralité de trous 9 taraudés dans lesquels on peut visser des vis filetées. Les colliers 5 de serrage entourant les bagues stabilisatrices 2 sont, comme le montre la figure 5, pourvus d'une fente transversale 11, orientée de préférence obliquement. Des fentes lôngitudinales 12 sont ménagées sur le pourtour du collier de serrage 3; on introduit dans ces fentes les tiges des vis 10. Ces fentes longitudinales 12 sont pourvues latéralement d'évidements 13 dont la profondeur est sensiblement égale à la longueur, dans le sens axial, des boulons filetés 10. Lors de la fabrication des garnitures, les bandes pourvues d'éléments de renforcement sont scomme l'indique la figure 4- enrou lées autour des bagues de stabilisation 2 disposées aux deux ex trématés. s'il s'agit d'éléments de renforcement en câblé diagonal, la direction des f du cabalé change après le rabattement des bandes autour des bagues de stabilisation, de telle manière que les directions de traction des fils de renforcement mis en place se croisent.Si, ensuite les bandes munies de fils câblés sont ramenées jusqu'au-delà. du milieu de la garniture et se chevauchent l'une l'autre, on obtient des garnitures particulièrement résistantes à la pression.Après que les bagues stabilisatrices 2 déjà pourvues au préalable de trous taraudés 9 ont été entourées par le matériau composite de la garniture, on place sur les extrémités du corps de la garniture ainsi réalisée le collier 3 de serrage et on le tend à l'aide des vis 10. Si l'on serre progressivement les vis 10 le long du pourtour, la fente 11 se ferme finalement, après qu'une liaison, transmettant les efforts, a été au préalable réalisée avec la matière de la garniture. Le corps de la garniture prepar de cette manière est ensuite vulcanisé à fond de la manière habituelle, si bien qu'on parvient encore à réaliser une liaison avec adhérence entre le collier de serrage 3 et la face extérieure de la matière de la garniture. Dans le cas où on le juge souhaitable ou nécessaire, on peut aussi façonner encore une bride de bague d'étanchéité 14 contre la garniture, et la vulcaniser complètement contre cette garniture. Etant donné qu'il est particulièrement simple de réunir par soudage les pièces de raccordement pour tubes nécessaires avec le collier 23 de serrage, on peut appliquer entre la face intérieure du collier 23 de serrage et la face extérieure de la matière de la-garniture (comme l'indiquent les figures 2 et 3) une couche intermédiaire d'une matière calorifuge telle que 1|amiante ou similaire. Dans la forme de réalisation selon la figure 1, on soude sur le collier de serrage 3 une bride annulaire 4 avec un joint d'angle. Dans la forme de réalisation de la figure 2, on utilise un colliger 23 de serrage un peu plus mince qui est réuni à la bague stabilisatrice 22 par deux rangées de boulons filetés 24.Avec cette forme de réalisation, les têtes des boulons filetés 24 s'appliquent directement sur la face extérieure du collier 23 de serrage qui est pourvu, entre les deux rangées de boulons filetés d'un flasque de soudage 25 saillant radialement, qu'on peut également réunir à une bride annulaire 4 par un joint d'angle. Avec les formes de réalisation selon les figures 1 et 2, la bride extérieure 14 de la garniture sert également à réaliser une liaison étanche entre les brides 4 et 6 à réunir. Dans la forme de réalisation de la figure 3, on a également prévu un assemblage par deux rangées de vis, Dans ce cas cependant, le collier de serrage 33 comporte une-- saillie axiale annulaire qui a été reliée à une pièce d'assemblage 35 de tubes par un joint de soudure d'angle 36. La pièce d'assemblage 35 de tubes peut ensuite titre reliée, lors de la mise en place du compensateur, à l'extrémité 38 de tube à raccorder par un autre joint d'angle 37. La configuration particulière des pièces d'assemblage pour tubes n'est pas critique pour la présente invention car, dans le cas présent, il peut s'agir de brides ou de flasques courants avec des trous axiaux, de bagues à rapporter par soudure ou de pièces d'assemblage filetées. En ce qui concerne les figures 2 et 3, on peut encore signaler que les boulons filetés peuvent encore être resserrés lorsque la garniture est complètement vulcanisée avant la mise en place par soudage des pièces d'assemblage des tubes. Du reste, les assemblages par vis entre le collier de serrage et la pièce de stabilisation sont, après montage, pratiquement soulagés, étant donné que le collier de serrage ne peut plus s'élargir radialement après soudage sur une pièce d'assemblage de tubes. On peut encore signaler, à propos de la figure 4, que la réalisation des garnitures est extraordinairement simplifiée. En particulier pour les garnitures en câblé orienté diagonalement, on obtient, par rabattement des nappes de câblé d'un angle approprié, très simplement et sans interruption de ces nappes de câblé la couche supérieure extérieure orientée dans le sens opposé. Le compensateur pour tubes selon l'invention présente mème encore l'avantage que lors de l'utilisation de fils métalliques, en particulier d'acier, tout écartement ou déformation de ces fils dans l'élastomère devient impossible, étant donné que les extrémi- tés de ces fils sont serrées entre la bague de stabilisation et le collier de serrage. On peut par conséquent utiliser sans risque des fils câblés constitués par des fils d'acier avec une forte élasticité. Les couches intermédiaires 15 en matériau calorifuge placées à l'intérieur des colliers de serrage rendent possible la fixation par soudage des pièces d'assemblage pour tubes sans risque de détérioration de la garniture par la chaleur. Dans le cas de la forme de réalisation modifiée selon la figure 7, on utilise comme bague de stabilisation intérieure un fil rond 42 fermé sur lui-même qui est entouré par l'extrémité de la garniture 1 et est incorporé par vulcanisation. Le collier de serrage extérieur 43 a-; dans le cas présent, une section transversale en forme de U, dont la gouttière annulaire orientée vers l'intérieur entoure de l'extérieur une fraction importante de la bague 42 de stabilisation incorporée par vulcanisation. Le collier de serrage est également fendu dans le cas présent. Le collier de serrage est légèrement déformé lors du montage et ramené ensuite à la forme circulaire. Il peut autre avantageux, -pour la suite du montage, de cramponner la fente ménagée dans le collier de serrage 43 ou encore de la fermer par soudage par points. Quand on place ensuite, sur le collier de serrage extérieur 43, la bride annulaire 4 et qu'on la fixe avec un joint d'angle 44 ou d'une manière analogue, le collier de serrage extérieur 43 conserve de toute façon sa forme et serre de façon stre l'extrémité de la garniture avec la bague 42 intérieure de stabilisation (ou stabilisatrice) qui peut être évidemment réalisée avec un profil rectangulaire. REVENDICATIONS 1.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, avec une garniture déformable élastiquement, renforcée par des câblés ou un tissu, fixée entre deux pièces d'assemblage de tubes, aux extrémités de laquelle on a incorporé des bagues stabilisatrices par vulcanisation, caractérisé en ce que les extrémités de la garniture sont montées entre une bague stabilisatrice métallique tubulaire non divisée (2) et incorporée par vulcanisation et un collier de serrage cylindrique en métal, fendu (3) de façon à transmettre des efforts. 2.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage destiné à transmettre des efforts est réalisé avant la vulcanisation complète de la garniture (1). 3.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux,selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la liaison transmettant les efforts est réalisée avec des vis (10) réparties sur le pourtour, qui sont logées dans des fentes (12) du collier de serrage (3) orientées dans la direction circonférentielle de ce dernier et qui s'engagent dans des trous (9) taraudés ménagés dans la bague stabilisatrice (2). 4.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vis (24) utilisées pour ladite liaison sont disposées sur deux rangées. 5.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on a ménagé latéralement à coté des fentes (12) du collier de serrage des évidements (13) destinés à loger les têtes des vis. 6.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le collier de serrage (3) est pourvu d'une fente oblique (11). 7.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, en dehors de la bague stabilisatrice (2) et du collier de serrage (3), une bride d'étanchéité (14) orientée à peu près radialement est fixée par vulcanisation à la garniture (1). 8.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le collier de serrage extérieur (3) est réalisé sous la forme d'une pièce d'assemblage de tubes. 9.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon la revendication 8, caractérisé en ce que le collier de serrage (3) est pourvu d'un appendice (25,34) pour soudage, saillant radialement ou axialement. 10.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une couche (15) d'un matériau calorifuge est intercalée entre la face extérieure de la garniture (1) et l'intérieur du collier (3) de serrage. I1.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon 11 une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la garniture (1) comporte des éléments (8) de renforcement en câblé orientés diagonalement, qui sont enroulés autour des bagues (2) stabilisatrices. 12.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon la revendication 11, caractérisé en ce que les extrémités des éléments de renforcement en câblé et enroulés autour des bagues stabilisatrices (2) s'étendent jusqu'au-delà de la partie médiane des garnitures et se chevauchent l'une l'autre 13.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le collier (43) extérieur de serrage a une section transversale en forme de U, dont la gouttière annulaire orientée vers l'intérieur entoure de l'extérieur une fraction importante de la bague (42) stabilisatrice. 14.- Dispositif compensateur pour tubes ou tuyaux, selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la bague stabilisatrice (42) est réalisée sous la forme d'une bague fermée en fil de section circulaire.