Brevet FR2407418A1 — publié le 19790525

L'invention a pour objet un organe de raccordement entre au moins trois tubes cylindriques de circulation de fluide à axes concourants. L'invention stapplique notamment, mais sans limitations aux tubes de circulation d'eau sous pressieofL que les conduites forcées. Lorsqu' un fluide/ l'eau sous pression, circulant dans une conduite doit se séparer en deux flux circulant dans deux conduites, on utilise pour relier entre elles la conduite amont et les conduites aval une pièce de raccordement appelée "culotte" et qui a pour objet de diviser le flux en plusieurs parties en assurant l'écoulement du fluide dans les meilleures conditions possibl#0n#otam- ment en évitant les turbulences et les vibrations. Une telle pièce doit/avoir des formes très précises et est assez difficile à réaliser et à mettre en place, D'autre part certaines parties de la culotte de raccordement sont soumises à des contraintes importantes et doivent donc etre renforcées. Le même problème se pose lorsqutun fluide circulant dans deux conduites doit se rassembler en un flux unique dans une seule conduite. On utilise une culotte de raccordement analogue. L'invention a pour objet un nouveau type de pièces de distribution pour le raccordement d'une conduite à plusieurs autres conduites, dont la réalisation et la mise en place sont plus faciles que dans les solutions connues jusqu'à présent. D'autres avantages de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre. L'organe de raccordement selon l'invention est constitué d'une enveloppe sphérique creuse centrée au point de concours des axes des tubes et de diamètre au moins égal au plus grand diamètre des tubes, chacun de ceux-ci se raccordant par une partie progressivement évasée à la paroi de ladite enveloppe sphérique. L'invention va maintenant être décrite, en se référant à un mode de réalisation particulier, donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La figure 1 est une coupe axiale d'un organe de raccordement selon l'in- vention. La figure 2 est une vue de détail du raccordement sur un tube. Sur la figure 1, on a représenté en pointillés trois tubes de circulation de fluide 1, 2, 3 dont les axes 10, 20, 30 sont coucourants en point 0. Ces axes ont été représentés dans le plan de la figure mais pourraient ne pas être coplanaires. L'invention a pour objet la pièce de distribution permettant de diviser le flux de fluide circulant sous pression dans la conduite-l en deux flux s'échappant par les conduites 2 et 3, ou inversement. La pièce de distribution selon l'invention se compose essentiellement d'une enveloppe sphérique 4 sur laquelle se raccordent progressivement les tubes 1 2, 3 par des parties évasées en forme d'embouts 41, 42, 43. De préférence, chaque embout aura une forme torique, les parois interne et externe étant tangentes respectivement aux parois interne et externe du tube correspondant et de l'envelop- pe sphérique. L'enveloppe sphérique 4 sera centrée au point 0 et aura un diamètre supérieur au plus grand diamètre des tubes f, 2 et 3, sur la figure celui du tube 1. Il en résulte que la paroi de ltenveloppe 4 aura généralement une épaisseur inférieure à celle des tubes, les contraintes dues à la pression étant inférieures. Comme on l'a représenté sur la figure 2, l'embout de raccordement, par exemple 41, aura une épaisseur variant progressivement de l'épaisseur de la paroi cylindrique i à celle de l'enveloppe sphérique 4. La conception de ltinvention présente divers avantages; Tout d'abord, en ce qui concerne la réalisation de la pièce de distribution, il est clair que, grace à sa forme sphérique, cette pièce peut etre facilement réalisée à partir de plusieurs calottes en acier moulé ou en éléments emboutis et soudés, ou par tout autre procédé ; le matériau n'est d'ailleurs pas limité à l'acier. En outre, tous les éléments sphériques peuvent etre réalisés avec le même outillage. Les embouts peuvent également être constitués de pièces moulées ou forgées ou embouties ou par tout autre procédé. C'est ainsi que, dans le cas le plus général où lfenveloppe sphérique a une épaisseur inférieure à celle des tubes cylindriques, les embouts pourraient être réalisés à partir de viroles cylindriques ou coniques de diamètre égal à celui du tube correspondant et dont une extrémité serait évasée à la presse pour lui donner le diamètre de l'ouverture circulaire le long de laquelle elle se raccorderait sur l'enveloppe sphérique. L'opération d'évasement à la presse permettrait d'obtenir la diminution recherchée de ltépaisseur tout en conservant les qualités mécaniques de l'acier. Mais les embouts pourraient également Xetre constitués de tubulures réalisées directement à partir d'une calotte sphérique par poinçonnement de celle-ci sur une enclume creuse ayant la forme voulue. On notera par ailleurs que les différents éléments s'assembleront le long de lignes circulaires et que, de ce fait, dans le cas le plus général de réalisation métallique chaudronnée, la conception générale de l'invention réduira l'importance des soudures et permettra leur exécution facile et un contrôle radiographique total. Notamment, en comparaison avec des culottes faites à partir d'éléments coniques, le tracé des chanfreins de soudure est simplifié et les épaisseurs à souder sont beaucoup plus faibles. D'autre part, la forme sphérique de la pièce de distribution permet de reprendre les efforts dus à la pression intérieure avec une excellente uniformi sation des contraintes. De même le raccordement aux tubes par des embouts toriques, dont les variations de section sont très progressives, permet une variation progressive des contraintes dues à la pression intérieure, entre les contraintes régnant dans la sphére et celles régnant dans les tuyaux qui s'y raccordent, en évitant toute concentration de contrainte et en diminuant les flexions locales. Les embouts sont de forme simple et ne présentent pas de discontinuités comparables à celles des culottes réalisées avec des cônes soudés bout à bout suivant des sections elliptiques ; les discontinuités existant au raccordement avec un renfort sont suppimées. L'arasage des soudures par meulage est plus facile. Le poids d'une telle culotte est plus faible que celui d'une culotte de conception classique. Dans le cas d'une culotte en galerie rocheuse bloquée au rocher par du béton, la participation à la pression intérieure du béton et du rocher environnant est meilleure du fait de la forme sphérique engendrant des dilatations radiales qui sont les mêmes dans toutes les directions. La forme sphérique permet aussi une meilleure résistance aux pressions extérieures. Enfin, la forme progressivement évasée des embouts de raccordement, la forme sphérique de la pièce de distribution centrale et la continuité du profil intérieur apportent une importante amélioration des formes hydrauliques par l'absence de tout angle vif, conduisant ainsi à un meilleur écoulement du fluide et à une diminution des pertes de charges par turbulence, et des vibrations. Du fait de la diminution des turbulences, l'érosion apportée par les particules solides en suspension dans l'eau ne peut être que plus faible que dans le cas des culottes classiques. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui a été décrit, mais elle couvre également les variantes et notamment celles qui nten diffèreraient que par ltemploi de moyens équivalents. C'est ainsi que, selon les besoins, la pièce de distribution et les embouts de raccordement pourraient ne pas avoir rigoureusement des formes sphériques et toriques. De même, s'il est normal que les axes des tubes soient concourants au centre de l'enveloppe sphérique, cette condition nta également pas besoin d'être rigoureusement respectée, des tubulures de raccordement pouvant être ménagées sur -la sphère même si leurs axes ne passent pas par le centre de celle-ci. D'autre part, il est bien évident que la conduite amont peut se raccorder à plus de deux conduites aval et que, comme on l'a indiqués le flux du fluide pourrait être inversé, la pièce de distribution gardant ses qualités. REVENDICArIONS 1.- Organe de raccordement entre au moins trais tubes cylindriques de circulation de fluide, à axes concourants, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une enveloppe sphérique creuse centrée au point de concours des axes des tubes et de diamètre au moins égal au plus grand diamètre des tubes, chaque tube se raccordant par une partie progressivement évasée à la paroi de ladite enveloppe sphérique. 2.- Organe de raccordement selon la revendication i, caractérisé par le fait que chaque partie évasée de raccordement de tube a une épaisseur variant progressivement de ltépaisseur du tube correspondant à ltépaisseur de l'envelop- pe sphérique. 3.- Organe de raccordement selon ltune des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque pièce évasée de raccordement est une tubulure réalisée par déformation de l'enveloppe sphérique jusqu'à obtention d'une ouverture circulaire de diamètre égal à celui du tube correspondant, le tube étant soudé sur ltextrémité de la tubulure le long de ladite ouverture circulaire. 4.- Organe de raccordement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque pièce de raccordement est réalisée par évasement de l'extrémité d'une virole et est soudée le long d'une ouverture circulaire ménagée sur ltenveloppe sphérique. 5.- Organe de raccordement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'une pluralité de pièces assemblées, lesdites pièces étant réalisées par moulage, forg#eage ou emboutissage.