Brevet FR2483812A1 — publié le 19811211

La présente invention a pour but un dispositif de serrage de raccords de tuyaux flexibles, notamment sur des tuyaux de pression ou analogues, ce dispositif comprenant deux organes annut laires disposés concentriquement l'un en face de l'autre de façon à pouvoir se déplacer axialement, sur les surfaces intérieures desquels sont prévus des cônes de guidage qui s'ouvrent l'un en face de l'autre, dispositif dans lequel, entre lesdits anneaux, sont disposées des mâchoires radiales prenant appui sur lesdites surfaces coniques, ces mâchoires étant sollicitées tangentiellement les unes par rapport aux autres par des ressorts de façon que les mâchoires puissent se déplacer en direction radiale lorsqu'un dispositif moteur, tel qu'un cylindre de pression, pousse les organes annulaires dans le sens axial.En outre, le dispositif conforme à l'invention peut servir au serrage d'autres objets nécessitant l'application d'une pression radiale, par exemple la réalisation d'une forme conique en bout d'un tuyau par application de pression, la constitution des mâchoires de serrage étant appropriée à cette réa lisat ion. La demande de brevet finlandais antérieur 772659 du présent demandeur décrit un tel dispositif qui a apporté une amélioration remarquable dans ce domaine. En ce qui concerne ce dispositif, la pièce à serrer est soumise à une pression exercée selon une direction radiale en même temps par plusieurs outils pour comprimer ladite pièce et pour assurer sa fixation sur l'extrémité du tuyau. Ces outils sont constitués de deux organes annulaires disposés concentriquement de façon à pouvoir se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre, organes sur les surfaces intérieures desquels sont prévus des cônes de guidage s'ouvrant l'un en face de l'autre. Entre ces anneaux sont disposées des mâchoires radiales prenant appui sur les surfaces coniques, ces mâchoires étant sollicitées tangentiellement les unes par rapport aux autres à l'aide de ressorts de sorte que les mâchoires se déplacent en direction radiale lorsqu'un dispositif moteur, par exemple un cylindre de pression, applique une pression axiale sur les organes annulaires.Ces organes sont disposés sensiblement à des intervalles ~égaux sur un disque ou analogue pouvart tourner pas à pas de façon à permettre la mise en position de travail de chaque organe à tour de rôle. Or, l'inconvénient d'une telle construction est que la longueur de la course des mâchoires de serrage et la profondeur deserrage correspondante sont très faibles. Il en résulte des difficultés lorsqu'il s'agit de serrer des objets présentant des saillies radiales, par esemple des rebords, ce qui impose aux organes de serrage un mouvement d'ouverture et de serrage important. Il est, bien entendu; possible d'obtenir une ouverture satisfaisante des mâchoires du dispositif décrit dans le brevet précité en allongeant les surfaces coniques des organes annulaires afin d'assurer une course plus longue des mâchoires dans le sens radial. Or, dans ce cas, les dimensions du dispositif et la longueur de course des moyens de serrage deviennent trop importantes.En outre, la vitesse de serrage est notamment ralentie du fait que le mouvement de serrage proprement dit, faisant partie du mouvement radial à vitesse constante des mâchoires, est faible. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de serrage de raccords de tuyaux, notamment, qui permet de remédier aux inconvénients précités et d'élever le niveau de la technique dans ce domaine. Pour atteindre ces buts, le dispositif conforme à l'invention est réalisé de façon que l'ouverture et la fermeture des mâchoires se fassent en deux phases, le début de la phase d'ouverture des mâchoires et également de l'étape de serrage proprement dite, sous l'action de guidage de la première surface conique formée sur le bord extérieur de la surface intérieure des deux éléments annulaires, s'effectuant plus lentement que la phase finale du mou vement d'ouverture des mâchoires assuré par la seconde surface co- nique formée sur le bord intérieur de la surface des deux organes annulaires, ou phase initiale du mouvement de serrage.Bien entendu, les mâchoires radiales comportent des surfaces coniques correspondantes. Ainsi, lors de l'opération de serrage proprement dite, on réalise une économie importante de temps du fait que la transition des mâchoires vers la position de serrage proprement dite peut se faire rapidement. Un avantage#apporté par la possibilité d'une grande ouverture radiale des mâchoires est, par exemple, qu'elle permet d'introduire, entre les machoires, une partie radialement saillante devant être raccordée à un tuyau, telle qu'un rebord dont le diamètre est considérablement supérieur à celui de l'organe de raccordement, si bien que l'organe de raccordement arrive correctement positionné entre les mâchoires, le serrage pouvant ensuite être effectué par le mouvement de serrage en deux phases des mtchoires de serrage. D'autres avantages apportés par le dispositif conforme à l'invention sont que le mouvement de travail du dispositif moteur, tel qu'un cylindre de pression, est faible par rapport à l'ampli- tude d'ouverture des mâchoires, Le déplacement axial des organes annulaires est également faible de sorte que l'encombrement du dispositif dans son ensemble est très faible par rapport à un dispositif réalisé selon l'art antérieur. On économise ainsi également sur les matériaux. Pour guider le déplacement latéral des #choires du dispositif de serrage fonctionnant selon le principe évoqué ci-dessus, il a été nécessaire d'élaborer, relativement aux mtchoires de serrage, des mécanismes de guidage grâce auxquels les surfaces de serrage des mâchoires sont maintenues en position appropriée au serrage, c'est-à-dire en position perpendiculaire par rapport au sens de déplacement des mâchoires pendant tout leur déplacement radial. Du fait que les coefficients de frottement entre les surfaces coniques des mâchoires et les surfaces coniques des organes annulaires coopérant avec celles-ci n'ont pas en pratique la même grandeur, les mâchoires ont tendance à prendre une position inclinée lors de leur déplacement radial si de tels organes de guidage ne sont pas prévus. les organes de guidage sont notamment nécessaires lorsque les mâ- choires radiales passent des surfaces coniques à mouvement rapide des organes annulaires vers les surfaces de serrage proprement dit, moment auquel la surface de contact entre les organes annulaires et les mâchoires n'est qu'une ligne. En plus de leur déplacement radian les måchoires, guidées par les surfaces coniques des organes annulaires, effectuent un déplacement axial. Ainsi, les organes de guidage des mâchoires doivent être conçus pour que les mâchoires gardent leur position la plus avantageuse également lors de ce déplacement axial. Le dispositif conforme à l'invention se caractérise en ce que les surfaces coniques de guidage des organes annulaires et des mâchoires radiales sont réalisées en deux parties de façon que les surfaces coniques intérieures des organes annulaires et également les surfaces extérieures des mâchoires radiales jouent le rôle de surfaces à déplacement rapide, et que les surfaces coniques extérieures des organes annulaires et également les surfaces coniques intérieures des mâchoires jouent le rôle de surfaces de serrage, de sorte que l'étape finale du mouvement d'ouverture des mâchoires, ou la première étape du mouvement de serrage se fait plus rapidement que le mouvement de serrage radial proprement dit, ou que la première étape du mouvement d'ouverture, et en ce que chaque mâchoire est dotée d'une pièce radiale destinée à guider la mâchoire lors de son déplacement radial en coopération avec le dispositif de guidage, lequel dispositif est agencé pour suivre le déplacement axial des mâchoires. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente un dispositif conforme à l'invention fixé sur un bâti de machine; la figure 2 est une vue de face de ce dispositif; la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant A-A de la figure 2, les mâchoires étant représentées en position fermée; et la figure 4 représente les mâchoires en position ouverte. le dispositif conforme à l'invention est monté, comme on le voit sur la figure 1, sur la partie supérieure d'un bâti de machine 2, en position horizontale, et il y est fixé par des boulons 3. Le bâti de machine 2 est en barres de fer plates solides et ses parois latérales sont recouvertes de tôle. A l'intérieur du bâti, sous le dispositif 1, est disposé le mécanisme d'entralnement hydraulique du dispositif, lequel est de construction connu comprenant une pompe hydraulique, ses moteurs, cuves à huile et organes associés (non représentés sur la figure). La partie supérieure du dispositif 1 est recouverte d'un carter 4 qui peut être retiré au besoin du haut de la machine.Sur la partie arrière du carter 4 est disposé un cylindre hydraulique effectuant un mouvement de travail horizontal qui a pour effet de déplacer un autre organe annulaire dans le sens axial du dispositif. A droite de la figure 1 on voit le panneau de commande du dispositif, permettant une commande électro-hydraulique du dispositif. les figures 2 à 4 représentent de façon plus détaillée le dispositif de serrage 1 fixé sur le bâei de machine 2. Le dispositif est fixé sur le bâti par quatre écrous 5 qui sont vissés sur les extrémités des quatre tiges de guidage et de fixation 6 s'étendant axialement par rapport au dispositif. les dispositifs de serrage représentés sur les figures présentent deux couronnes opposées concentriques annulaires de serrage 7,8. L'organe annulaire 7 est fixe par rapport au bâti de la machine, étant serré contre l'épaulement à l'extrémité de la tige 6 par les écrous 5, tandis que l'autre organe annulaire 8 est disposé de façon à pouvoir se déplacer sur les tiges de guidage 6. Les deux organes 7 et 8 comportent deux surfaces coniques 9,10 et 11,12 qui s'ouvrent vers l'intérieur.Ainsi, les surfaces extérieures des organes annulaires 7 et 8, dont l'angle de conicité est inférieur à celui des surfaces coniques intérieures il et 12, constituent les surfaces coniques de serrage proprement dites et les surfaces coniques Il et 12 constituent les surfaces coniques dites à déplacement rapide. Au niveau de la jonc- tion desdites surfaces on prévoit une forme arrondie appropriée pour assurer une transition-élastique.Entre les organes annulai res 7 et 8 est prévu un ensemble annulaire de mâchoires radiales, composé de mâchoires 13 en forme de secteur disposées radialement, ces mâchoires portant extérieurement, disposées symétriquement par rapport à leur axe central, les surfaces coniques intérieures de serrage 14 et 15, correspondant aux surfaces coniques 9 et 10 et les surfaces coniques extérieures à déplacement rapide 16 et 17 correspondant aux surfaces coniques 11 et 12 des organes annulaires. Au niveau de la jonction des surfaces coniques des mâchoires on prévoit également une forme arrondie pour assurer une transition élastique. les mâchoires 13, au nombre de huit dans ce mode de réalisation, sont maintenues dans le sens tangentiel les unes par rapport aux autres par des ressorts 18. Ainsi, les forces des ressorts poussent l'ensemble de mâchoires contre chaque surface conique des organes annulaires qui est en position de travail. Les ressorts 18 sont introduits dans des trous percés dans les surfaces latérales des mâchoires voisines, de sorte qu'il se trouve deux ressorts de pression entre deux mâchoires voisines. Les mâchoires de serrage 13 peuvent être équipées de machoires de travail amovibles (non représentées sur la figure). Ces mâchoires de travail sont munies d'éléments de verrouillage rapide en vue de leur fixation. L'élément de verrouillage se compose d'un ergot radial faisant partie de la mâchoire de travail, cet ergot comprenant une rainure ou analogue. Quant à cet ergot, on prévoit dans la surface intérieure de la mâchoire principale un trou radial 20, grâce auquel l'ergot portant ses mâchoires peut être immobilisé par une goupille de verrouillage axial à ressort introduit dans le trou 21 (non représenté sur la figure). Les surfaces de serrage 22 des mâchoires s'étendent dans le sens de l'ase longitudinal du dispositif. Sur la circonférence extérieure des organes annulaires 7 et 8 sont prévues quatre oreilles percées chacune d'un trou axial muni d'un coussinet 24. Les trous des divers anneaux sont réunis par deux à l'aide de tiges de guidage 25. L'axe central de la tige de guidage s'étend ainsi dans le sens de l'axe longitudinal du dispositif. Ces tiges de guidage comportent en leur milieu un épaulement 26, dont le diamètre est supérieur à celui du reste de la tige 25. Cet épaulement sert de pièce d'écartement entre les deux anneaux de guidage 27 et 28, qui sont montés extérieurement sur la circonférencç extérieure des organes annulaires et concentriquement par rapport à l'axe central de ces organes. Des disques rotatifs 29 sont fixés par l'inter- médiaire de paliers sur les anneaux de guidage 27 et 28, ces disques étant au nombre de deux pour chaque mâchoire.Le diamètre des disques est tel qu'ils stemboîtent entièrement à lfintérieur des anneaux de guidage. Ils sont par conséquent montés avec paliers de manière connue entre les anneaux de guidage. Sur la face inférieure de chaque mâchoire est fixée. une plaque de guidage 30 de façon que l'extrémité de cette plaque se situe dans l'espace compris entre les anneaux de guidage 27 et 28 à une certaine distance appropriée. L'écartement entre les disques 29 montés sur les anneaux 27 et 28 est choisi pour que les disques puissent supporter la plaque de g dage sur les côtés plus étroits de celle-ei lorsqu'elle se déplace radialement lors du déplacement radial des mâchoires de serrage. les plaques de guidage 30 sont fixées sur la face inférieure des mâchoires, au centre de celles-ci, de façon qu'un trou 31 percé dans les mâchoires s'étende vers le bas pour constituer une prolongation du trou radial 20. Un trou est percé dans la surface d'extrémité de la plaque de guidage 30, trou qui permet de fixer celleci à l'aide d'une vis vissée dans la partie inférieure de la m & choire principale. Du fait que les anneaux de guidage 27 et 28 et les disques 29 avec les plaques de guidage 30 qui s'étendent en direction radiale sont fixés sur la tige de guidage par l'intermédiaire de l'épaulement 26, la plaque de guidage se déplace, elle aussi, en direction radiale et maintient cette orientation lors du déplace ment radial de la mâchoire principale. le dispositif décrit permettant de serrer des raccords de tuyaux sur les extrémités de tuyaux de pression, par exemple, fonctionne comme suit : au début de l'opération de serrage, le dispositif occupe la position représentée sur la figure 4, pour laquelle les organes annulaires 7 et 8 se trouvent dans une position extra me, c'est-à-dire écartés au maximum l'un de l'autre dans le sens axial. Ainsi, les surfaces coniques intérieures 11 et t2 des organes annulaires et les surfaces extérieures 16 et 17 des mâchoires 13 sont en butée les unes contre les autres. Les mâchoires sont par conséquent ouvertes et occupent leur position extrême. On plaie ensuite la pièce à serrer entre les mâchoires depuis le côté avant du dispositif (figure 1).On pousse les parties faisant saillie radialement au-delà des mâchoires pour que la zone à serrer reste en place entre les mEchoires. On met ensuite en marche le dispositif moteur horizontal qui agit sur l'organe annulaire 8, guidé par les tiges de guidage 6, et le pousse vers la gauche sur la figure 4, en direction de l'organe fixe 7. les mâchoires 13 commencent à se déplacer radialement vers l'intérieur sous la pression exercée par les surfaces coniques li et 12. A ce stade, le déplacement radial des mâchoires est rapide, du fait que l'angle de conicité des surfaces coniques 11 et 12 est choisi pour que la transition radiale des mâ- choires correspondant à une certaine distance axiale de rapprochement des organes 7 et 8 soit importante.Les surfaces coniques 11, 12 et (16,17) ne servent que pour assurer le déplacement radial rapide des mâchoires, permettant de les déplacer rapidement et de manière appropriée vers la position de serrage proprement dite. Le serrage s'effectue grâce aux surfaces coniques 9 et 10 des organes annulaires et des surfaces coniques- 14 et 15 des må- choires 13, l'organe annulaire 8 étant entraîné davantage vers l'organe fixe 7 par le dispositif moteur. La conicité des surfaces coniques est donc sélectionnée pour que la transition radiale des mâchoires correspondant à la transition axiale des organes 7 et 8 soit faible, ce qui se traduit par une force de pression importante. Sur la figure 3, on voit le dispositif pendant l'étape finale de serrage. Dans chaque cas, les ressorts de pression 18 maintiennent les surfaces coniques coopérantes solidement les unes contre les autres lors de ce déplacement. les plaques de guidage 30, qui sont fixées sur la face inférieure des mâchoires, au niveau de la ligne médiane de celles-ci, maintiennent les mâchoires en position correcte lors du déplacement radial et permettent le déplacement radial des mâchoires, les plaques 30 se déplaçant en direction radiale étant guidées par les disques 29, mais, en coopération avec les anneaux de guidage 27, 28, elles empêchent les mâchoires de prendre une position inclinée lors de leur déplacement. Les plaques de guidage 30 restent dans le sens du déplacement radial des mâchoires pendant toute l'opération de serrage, bien que les mâchoires se déplacent également dans le sens axial en plus de leur déplacement radial. Cela est possible grâce à l'épaulement 26 formé sur la tige de guidage 25, cet épaulement étant disposé entre les anneaux de guidage.Ainsi, les plaques de guidage maintiennent leur orientation correcte parce que la tige 25 est montée sur des coussinets qui lui permettent de se déplacer librement en direction axiale, les coussinets étant portés par les oreilles 23. On vient de décrire un mode de réalisation avantageux de la présente invention. Le dispositif conforme à l'invention peut être monté, par exemple conformément au brevet précité, sur un disque rotatif pas à pas, ce qui permettrait de mettre en position de travail, à tour de rôle, chaque dispositif adapté pour effectuer une course différente de serrage. Notamment, le mécanisme de guidage peut être réalisé d'une autre manière appropriée. Par exemple, au lieu de plaques de guidage on peut envisager d'utiliser des éléments en forme de tige montés sur des paliers insérés dans des per çages s'étendant radialement dans l'anneau de guidage réalisé d'une seule pièce. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans pour autant sortir du cadre de l'invention. - REVENDICA?IONS 1.- Dispositif de serrage de raccords de tuyaux, notamment sur des tuyaux de pression, ou d'objets analogues#nécessi- tant un serrage radial, ce dispositif comprenant deux organes annulaires (7,8) disposés concentriquement l'un en face de l'autre de façon à pouvoir se déplacer axialement, sur les surfaces intérieures desquels sont formés des cônes de guidage qui s'ouvrent l'un en face de l'autre et dans lequel des mâchoires radiales (13), disposées entre les organes annulaires, prennent appui sur les surfaces coniques, les mâchoires étant sollicitées dans le sens tangentiel par des ressorts (18), les unes par rapport aux autres, pour que les mâchoires (1 se déplacent en direction radiale lorsqu'un dispositif moteur, tel qu'un cylindre de pression, pousse les organes annulaires dans le sens axial, caractérisé en ce que les surfaces coniques de guidage des organes annulaires (7,8) et des mâchoires radiales (13) sont réalisées en deux parties de façon que les surfaces coniques intérieures (11, 12) des organes annulaires (7,8) et les surfaces coniques extérieures (16,17) des mâchoires radiales (13) jouent le rôle de surfaces à déplacement rapide, et que les surfaces coniques extérieures (9,10) des organes annulaires et les surfaces coniques intérieures des mâchoires jouent le rôle de surfaces de serrage, de sorte que le stade final du mouvement d'ouverture des mâchoires (13) ou le premier stade du mouvement de serrage s'effectue plus rapidement que le mouvement radial de serrage proprement dit ou que le premier stade du mouvement d'ouverture, et en ce que chaque mâchoire (13) est munie d'une pièce radiale (30) destinée à guider la mâchoire (13) pendant son déplacement radial grâce au dispositif de guidage (27,28,29), lequel dispositif est agencé pour suivre le déplacement axial des mâchoires. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage disposé à l'extérieur des organes annulaires (7,8) se compose de deux anneaux de guidage qui sont disposés concentriquement par rapport auxdits organes (7,8) et qui sont maintenus écartés d'une certaine distance axiale déterminée par des pièces d'écartement. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux disques rotatifs (29) pour chaque mâchoire (13) sont montés sur paliers entre les anneaux de guidage (27928), la distance entre les disques (29) suivant la circonférence des anneaux de guidage (27,28) étant sélectionnée pour que les disques (29) agissant par deux puissent guider le déplacement radial des m# choires grâce à une pièce radiale (30) fixée sur chaque mâchoire entre lesdits disques (29). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pièces (30) s'étendant en direction radiale sont en forme de plaque, chacune étant fixée au centre de la face inférieure de la mâchoire correspondante par vissage. 5.- Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des épaulements servant de pièces d'écartement sont formés sur une tige de guidage correspondant (25), celle-ci pouvant se déplacer librement dans le sens axial dans des coussinets montés sur les deux organes annulaires afin de maintenir la pièce (30) orientée dans le sens du déplacement radial des mâchoires. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la circonférence extérieure des anneaux de guidage comporte des oreilles (23) qui sont percées de trous axiaux permettant de disposer la tige (25) dans des coussinets en direction axiale relativement aux anneaux de guidage (7,8). 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pièces radiales fixées sur les mâchoires ont une forme en tige leur permettant de se déplacer radialement dans des coussinets montés dans des trous percés dans un anneau de guidage de support réalisé d'une seule pièce 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de conicité des organes annulaire (7,8) et la conicité des surfaces-coniques à déplacement rapide (11, 12, 16, 17) des mâchoires radiales (13) sont supérieurs à l'angle de conicité des surfaces coniques de serrage (9, 10, 14, 15) pour que, lorsque les surfaces coniques à déplacement rapide interagissent, la transition radiale des mâchoires correspondant à une certaine distance de mouvement de rapprochement axial des organes (7,8) soit supérieure à la transition-radiale correspondant à la transition axiale des organes (7,8) lorsque les mâchoires de serrage interagissent. 9.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces coniques des organes annulaires et des mAchoi- res ont une forme arrondie au niveau de leur point de contact pour assurer une transition élastique.