Brevet FR2363752A1 — publié le 19780331

le bon état des installations de transmission de fluide dans un avion est une donnée primordiale quant à la sécurité de l'avion et des efforts considérables ont été faits dans l'étu- de et le développement de telles installations qui sont à peu près sans défaut. A cause de l'espace réduit à l'intérieur d'un avion et de la nécessité d'amener des fluides dans toutes les parties de celui-ci, de telles installations de fluide présentent nécessairement un réseau compliqué de canalisations, de vannes et de raccords. Un des aspects faible de ces installations réside dans le raccord de portions de canalisations et de plusieurs éléments à l'ensemble de canalisations. Le problème le plus critique concernant ces raccords provient de l'espace réduit disponible dans lequel on doit placer ces ensembles. Des raccords connus peuvent être adaptés pour être utilisés dans ces installations à haute pression; toutefois ces raccordsfiresentent généralement un sérieux inronvénient en ce qu'ils nécessitent un alignement axial de la canalisation avant qu'une liaison sûre puisse être obtenue. Un tel alignement axial est extrêmement difficile à effectuer sous les conditions qui se présentent dansun avion et il en résulte invariablement une liaison qui est précontrainte empêchant une étanchéité effective et induisant des contraintes indésirables dans la canalisation de transmission elle-même. Lorsque l'avion vibre en cours de fonr,- tionnement, la canalisation est soumise à d'autres contraintes. L'effet additif de ces deux contraintes peut atteindre ou excéder le maximum admissible, ce qui peut provoquer un défaut immédiat d'étanchéité ou du moins diminuer d'une manière significative la durée de vie utile de la canalisation du fait d'une fatigue prématurée. Le raccord de présente invention a par conséquent pour premier objet d'éliminer la nécessité d'un alignement axial précis des éléments tubulaires à relier et de créer un raccord qui est précontraint d'une manière qui améliore l'étanchéité effective de la liaison. L'objet de la présente invention est plus particulièrement de créer un raccord léger, fonctionnant sous des pressions et des températures élevées et qui présente une bride très mince en relation contrainte de couplage avec un siège sphérique. Des essais ont été réalisés pour surmonter les problè mes mentionnés ci-dessus et ils sont illustrés par ces dispositifs de raccordement décrits dans les brevets américains 3 067 187 et 3 273 917. Ces dispositifs utilisent des surfaces d'étanchéité sphériques dont toutefois il ne résulte qu'un contact d'étanchéité linéaire et qui peuvent très difficilement tenir compte d'un mauvais alignement. Le raccord selon la présente invention présente une surface d'étanchéité sphérique en contact avec une bride correspondante soit sphérique, soit conique. Etant donné que ces surfaces sont sensiblement concentriques, les éléments n'ont pas besoin d'être alignés axialenent pour assurer une liaison tout à fait étanche. En supposant qu'une liaison soit désirée entre deux portions de canalisation, le dispositif comprend un siège à bride délimitant des surfaces d'étanchéité sphériques sur une portion de canalisation, un manchon taraudé qui s'adap- te sur le siège pour venir en contact avec l'une des surfaces d'étanchéité du siège, et un organe de liaison fileté présentant une mince bride flexible à une extrémité qui peut être sphérique ou conique.L'organe de liaison est engagé dans le taraudage du manchon et est serré åusqulà ce que la bride flexible vienne en contact avec la surface d'étanchéité sphérique du siège sous l'état contraint. Les surfaces correspondantes prévues entre le siege et le manchon sont pratiquement sphériques comme le sont les surfaces correspondantes du siège et de l'organe de liaison. Le contact principal d'étanchéité est réalisé entre la bride flexible de l'organe de liaison et la surface intérieure sphérique du siège à bride. La présente invention trouve une application particulière dans les liaisons a' raccord multiple ou-un défaut importent d'alignement est une certitude virtuelle. De plus, étant donné que la bride flexible est formée sur l'crgane de liaison, des réparations ou un remplacement sont facilement effectuées car seul l'organe de liaison a besoin d'être enlevé, ce qui évite de dégarnir la canalisation el#-r#ême. Diverses autres caractéristiques de l'irvention ressortent d'ailleurs de la description détaillé qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe du raccord et des éléments de liaison selon les deux aspects de l'invention. La fig. 2 est une coupe partielle du raccord montrant, non coupée, la surface filetée de l'organe de liaison. La fig. 3a est une vue éclatée des éléments du raccord, le manchon étant représenté en coupe. La fig. 3b est une coupe partielle éclatée du raccord dans laquelle l'organe de liaison comprend une surface conique d'étanchéité. En se référant maintenant à la fig. 1, on voit que le raccord l conforme à l'invention est constitué de trois éléments de base, à savoir un siège 2, un manchon 3 et un organe de liair- son 4. Ce raccord est utilisé pour relier une portion de canalisation 17 à une autre portion de canalisation ou à des éléments qui sont reliés d'une manière détachable à un filetage ll prévu sur l'organe de liaison 4, par exemple un renflement 18. Conformément à un autre aspect de la présente invention représenté à la fig. 3a, chacun des éléments mentionnés ci-dessus présénte des surfaces correspondantes de couplage ou d'étanchéité qui sont de forme sphérique, à savoir la surface 5 sur le manchon 3,ives surfaces 6 et 7 sur le siège 2 et la surface 8 sur l'organe de liaison 4. Ces surfaces coopèrent, comme on le voit -aux fig. l et 2, pour former'un joint ou une liaison qui n'a pas besoin d'être alignée axialement. Le siège 2 est relié à la canalisation 17 par embout~ tement mécanique, brasage ou soudure bout à bout, et est luimême tubulaire pour fournir un prolongement libre- au passage du fluide 13. Une bride cylindrique 14 s'étend radialement vers l'extérieur à partir de l'élément 2 et est construite pour présenter une surface de couplage 6 sphérique convexe et une surface d'étanchéité 7 sphérique concave. Les surfaces 6 et 7 sont sensiblement concentriques. Le manchon 3 est placé sur le siège 2 pour coulisser axialement sur celui-ci, ce coulissement étant limité par le contact d'une surface sphérique interne 5 du manchon 3 et la surface sphérique 6 de la bride 14. Une partie de la surface intérieure du manchon 3 comprend un taraudage 9. De plus, la surface extérieure 15 du manchon 3 peut être réalisée sous forme d'un écrou pour permettre un serrage facile avec une clé ou un autre outil. L'organe de liaison 4 est réalisé pour présenter une forme généralement tubulaire de manière à fournir un prolongement libre au passage du fluide 13. A une extrémité se trouve une bride flexible 12 présentant, selon cet aspect de l'invention, une surface d'étartchéité externe sensiblement sphérique 8 qui vient en contact avec une surface d'étanchéité 7 prévue sur le siège 2. La bride flexible 12 est formée en usinant profondément des entailles 20 dans la paroi interne de l'organe de liaison 4 près de la surface 8 de telle sorte que l'épaisseur de la lèvre 12 soit sensiblement plus faible que le talon 22 restant à l'endroit le plus profond des entailles 20. L'organe de liaison 4 présente un filetage 10 prévu pour correspondre au -taraudage 9 du manchon 3.On peut prévoir un prolongement 16 s'étendant radialement vers l'extérieur sous la forme d'un écrou de manière à pouvoir placer un outil pour le serrage ou le desserrage de l'organe de liaison 4. Le filetage ll de l'organe de liaison 4 est prévu pour être relié à un grand nombre de passages pour vannes, canalisations plus importantes et éléments analogues. Il est également possible de réaliser l'extrémité de l'organe de liaison 4 de manière qu'il puisse être relié par emboîtement, brasage ou soudage bout à bout (non représenté) à une partie de canalisation selon une disposition analogue à la liàison du tube 17 au siège 2 du raccord. En -fonctionn#ement,le siège 2 est embôlté mécaniquement, brasé ou soudé sur le tube 17, le manchon 3 étant monté pour pouvoir coulisser sur celui-ci. Le manchon 3 est ensuite vissé sur l'organe de-liaison 4 jusqu'à ce que la surface sphérique 8 de la bride flexible 12 vienne en contact avec la surface d'étanchéité 7 de la bride 14. Au fur et à mesure du serrage de l'organe de liaison 4 et du manchon 3, la bride flexible 12 se déforme pour se conformer au contour sphérique de la surface 7 de manière à placer le raccord dans un état contraint. En conséquence, celuici peut s'adapter à un défaut d'alignement dans une direction queloonquez et pouvant faire 30, sans provoquer de contrainte dans la ligne de canalisation. Dans une réalisation particulièrement utile, la surface extérieure 8 de l'organe de liaison 4 présente une forme conique comme on le voit à la fig. 3b. Des entailles 20 sont creusées assez profondément dans la surface intérieure de l'organe de liaison près de la surface extérieure 8, en laissant une lèvre ou verge 12 flexible qui est sensiblement plus mince que le talon restant 22. Le talon 22 doit entre assez épais pour supporter la charge axiale ainsi que l'effort de cisaillement, les moments et le couple de flexion prévus. Les longueurs de la surface 8 et de la lèvre 12 sont telles que tout le diamètre interne au niveau de la verge est toujours en contact avec la surface 7 correspondante du siège selon un certain angle 19 de plus grand désalignement axial.Selon cet aspect de l'invention on préfère former la lèvre conique 12 de l'organe de liaison 4 de telle sorte que l'angîeo d' envi- ron 26,50 à environ 280 pour des éléments de canalisation présentant un diamètre interne supérieur ou égal à environ 1,25 cm et d'environ 300 à environ 350 pour des dimensions inférieures à environ 1,25 cm. En fonctionnement, le siège 22 est emboîté mécaniquement, brasé ou soudé sur la portion de canalisation 17 le manchon 3 étant monté pour pouvoir coulisser sur celle-ci. L'organe de liaison 4 peut être relié d'une manière analogue à une autre portion de canalisation ou à d'autres organes ou peut être prévu pour etre relié, par exemple, à un renflement 18 Une lèvre conique 12 de l'organe de liaison 4 est amenée en correspoldance approximative avec la bride 14 du siège 2, et le manchon 3 est vissé sur le filetage de l'organe de liaison 4. Au fur et à mesure que le manchon 3 est serré sur l'organe de liaison 4, la lèvre flexible 12 se déforme pour se conformer au contour sphérique de la surface 7 en plaçant le raccord dans un état contraint comme représenté à la fig. 1.De plus, le raccord peut supporter un défaut d'alignement dans une direction quelconque, et pouvant faire 30, sans provoquer de contrainte dans la ligne de canalisation représentée à la fig. 2. Ceci est particulièrement utile lorsque l'on utilise un raccord multiple à plusieurs directions. On préfère dans les deux aspects de la présente invention que toutes les surfaces correspondantes de couplage et a'étanchéité soient revêtues d'une pellicule lubrifiante sèche telle que du disulfure de molybdène. Le lubrifiant peut être appliqué sur la surface d'étanchéité 7 et sur les surfaces de correspondantes 5 de couplage et/ou 6. Le revêtement de lubrifiant est particulièrement utile en ce qu'il réduit le couple transmis au siège ainsi que le long de la portion de canalisation 17 pour éviter une contrainte ultérieure dans la canalisation du fait de la rotation et du serrage au cours du montage. De plus, il a la fonction d'un agent anti-corrosion et antiusure, ce qui est particulièrement utile pour des éléments en titane. La partie taraudée 9 du manchon 5 est également revêtue avantageusement de lubrifiant pour empêcher d'une manière sensible la transmission de couple à la canalisation provoquée par la résistance de friction au serrage. La mise sous contrainte du raccord est particulièrement avantageuse en ce que la bride contrainte 12 agit pour augmenter l'étanchéité entre le siège et l'organe de liaison. De plus, le siège est appuyé sur la partie correspondante par toute augmentation de pression dans le passage 13 au fur et à mesure aue la pression pousse la bride flexible 12 vers l'extérieur dans la surface 7 du siège.La mise sous contrainte élargit également d'une manière efficace la gamme de température et de pression de fonctionnement du raccord car la bride précontrainte s'adapte à tout relâchement dans le raccord du fait de facteurs tels qu'une augmentation de température ou une diminution de pression. le plus, la coopération mutuelle des surfaces 5, 6, 7 et 8 fournit une liaison partiou1ièrement étanche dont l'axe de passage de fluide n'a pas besoin d'être aligné d'une manière précise. En effet, un défaut d'alignement, pouvant faire 30, comme représenté à la fig. 2 par 11 angle 19, peut être toléré et un désalignement encore plus important peut être obtenu en usinant d'une manière convenable le manchon 3 et les brides 12 et 14. Le raccord doit etre réalisé en matière appropriée pour des ambiances à haute température et à haute pression, par exemple en titane 6 A 1/4 V ou en acier inoxydable 17 - 4 PH. Le raccord est particulièrement utile si-le siège est réalisé en meme matière que la canalisation 17 pour maintenir à la canalisation une intégrité et une résistance structurelles. De plus, l'organe de liaison 4 peut etre traité thermiquement pour augmenter la résistance de la bride flexible 12. L'invention n'est pas limitée eux exemples de réalisation représentés et décrits en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Raccord pour relier deux portions de canalisation transportant un fluide sous haute pression et qui ne nécessite pas un alignement axial des portions de canalisation, caractérisé en ce qu'il comprend : un siège dont une extrémité est prévue pour être fixée à une première portion à relier en en formant un prolongement et dont l'autre extrémité délimite une bride présentant une surface interne d'étanchéité sphérique et sensiblement concave, ainsi qu'une surface externe correspondante de couplage sensiblement convexe; un manchon placé sur le siège et présentant une surface interne sphérique sensiblement concave approximativement complé mentairé de la surface correspondante de couplage du siège et prévu pour venir en contact avec elle, ledit manchon présentant une partie taraudée; et un organe de liaison fileté prévu pour etre fixé à une seconde portion à relier en en formant un prolong#ment, ledit organe de liaison pouvant se glisser avec la partie taraudée du manchon, et présentant une bride flexible s'étendant vers l'extérieur de ce#îui-ôi, ladite bride flexible étant approximativement complémentaire de la surface d'étanchéité dudit siège et prévue pour correspondre avec elle, de sorte que ladite bride flexible est placée en contact d'étanchéité avec la surface d'étanchéité dudit siège et se déforme pour se conformer à ladite surface d'étanchéité sphérique-lorsque ledit manchon est vissé avec l'organe de liaison, en plaçant' ladite bride flexible dans un état contraint pour permettre un désalignement axial des portions de conduit. 2 - Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bride flexible présente une surface correspondante de couplage sensiblement sphérique pour venir en contact avec la surface correspondante de couplage sphérique du siège. 3 - Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend supplémentairement un lubrifiant sec appliqué sur les surfaces corrbsponaantes de couplage et d'étanchéité dudit siège, sur la surface sphérique dudit manchon et sur la surface taraudée de celui-ci. 4 0 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bride flexible présente une surface correspondante de couplage sensiblement conique pour venir en contact avec la surface correspondante de couplage sphérique dudit siège. 5 - Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite bride conique est disposée pour former avec la normale à l'axe longitudinal du dispositif de liaison un angle compris entre environ 26,50 et environ 280 pour des portions de canalisation présentant un diamètre interne supérieur ou égal à environ 1,25 cm et d'environ 300 à environ 350 pour des portions de canalisation présentant un diamètre interne inférieur à environ 1,25 cm. 6 - Raccord selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend supplémentairement un lubrifiant sec appliqué sur les surfaces correspondantes de couplage et d'étanchéité dudit siège sur la surface sphérique dudit manchon et sur la surf ce taraudée de celui-ci.