Brevet FR2495265A1 — publié le 19820604

l'invention concerne une bride de serrage pour relier divers tpes de tuyaux flexibles et d'objets analogues conduisant des fluides à des joints, des soupapes, des robinets, etc. D'une façon générale, de telles brides utilisées sur des tuyaux sont classées en trois types, à savoir un premier type dans lequel un seul fil métallique formant ressort est enroule pcur réaliser deux anneaux concentriques juxtaposés, de sorte que le tu est serré Soit par la force élastique automatique de remise en place des anneaux soit par une force de contraction' manuelle exercée sur les extrémités opposées des spires de fanon a réduire le diamètre des anneaux, un second type dans lequel un ruban métallique non élastique est percé d'une série de trous et enroulé pour réaliser un anneau circulaire et Jouer le rôle d'une roue à vis sans fin, tandis qu'une tige filetée de travail maintenue sur l'anneau précité par un boitier de fixation et servant de vis sans fin est en puise avec les trous précités du ruban de sorte qu'une rotation manuelle de la tige filetée réduit le diamètre de l'anneau afin de serrer le tuyau, et un troisième type dans lequel un ruban métallique lactique est enroule' sou la forme d'un anneau dont la force élastique automatique de mise en place qui tend à réduire le diamètre de l'anneau est utilisée pour serrer le tuyau. Toutefois, dans le troisième type de bride de serrage, s'il est formé en enroulant un ruban métallique élastique d'épaisseur et de largeur uniformes, l'anneau, quand il est dilaté ou resserré, prend généralement une forme ovale ou elliptique plutôt que celle d'un véritable cercle, en raison du fait que la résistance au cintrage devient plus grande en direction des bords extrêmes oppcsés de l'anneau.Par suite, si on l'utilise pour serrer le tuyau , l'anneau n'agit pas sur la totalité de la périphérie du tuyau avec une force de serrage uniforme, de sorte qu'il 2 a un risque que le gaz, par exem le de l'air, qui s'écoule à travers le tuyau, s'en échappe, Empêcher la fuite d'un fluide peut être considéré comme d' une importance capitale pour le troisième type de bride de serrage destinée à serrer le tuyau de manière naturelle, c'est-à-dire par la force élastique, automatique de mise en plac eou la force de resserrement automatique produite en esroulant un ruban métallique élastique sous la forme d'un anneau circulaire, i la différence du second type de bide de serrage destinée à serrer le tuyau grâce à une force manuel- le exercée sur la vis. En conséquence, normalement, comms on le décrira complètement à propos des modes de réalissation de l'invention, en vue d'assurer une force de cintrage uniform@ sur toute la périphérie de l'anneau eirculaire tout en maintenant unifermes l'épaisseur et la largeur de ce ruban métallique flexible, la région centrala du ruban est parcée d'ouver@ures triangulaires ou de forme analogue par un ensemble poingonmatrice. Toutefois, ce mode de réalisetion rend la matrice et les instruments de travail compliqués, en raison de la nécessite de percer ces ouvertures, et il peut diffioilement s'adapter à des changements dans la dimension des produits. En outre, il sa pose égalemant un problème an le qui co@@erne l'utilisation effective du matériau, De plus, dans la forme plane, déployée ou dépliée, du raban de grande longueur après le cisaillement, les moitiés "droite" et "gauche" des deux côtés de la li@ne médione fictive de l'euroulement n'ont pas la même forme simple ou symétrique, de sorte que leur résis tan@e au cintrage diffère de l'uns à l'autre. Ce fait, ajouté à celui que les bords inclinés des ouvertures triangulaires sont relativement courts, rend inférieure la eiroularité de l'anneau, et pose le problème qu'il est difficile d'exercer une force de serrage uniforme sur la t@talité de la périphérie de tuyau, et de réaliser une dilatation régulière de l'anneau circulaire. L'invention est basée sru le troisième type de bride de serrage, dans lequel un rubsu métallique élastique d'épaisseur et de largeur uniformes est enroulé de façon à former un anneau circulaire L'invention permet de remédier aux inconvénients inhérents a ce type de bride, de serrage. En conséquence, un premier objet de l'icvention est de réaliser une bride de serrate formée d'un ruban métallique élastique de largeur constante dont les côtés longitudinaux linéaires opposés soit entaillés pour réaliser des bords linéaires parallèles inclinés de longueur donnée qui coupent la ligne médiane longitudinale fictive, de sorte que la larbeur du ruban dé croit progressivement en direction des extrémités opposées, de façon à prendre pratiquement la forme d'un parallélogramme dont la largeur précitée varie propor tionnellement ausnoment flécnissant de façon à assurer une force uniforme sur toute la périphérie de l'anneau circulaire. Cette disposition supprime la nécessité de percer les ouvertires précitées, simplifie considérablement la matrice et les instruments auxiliaires, et permet de modifier la dimension des produits en changeant simplement le dispositif de cisaillement, ce qui augmente la productivité. Un second objet de l'invention est de réaliser une bride de serrage dans laquelle, dans la forme plane de l'anneau circulaire, le ruban a sensiblement la forme d'un parallélogramme, comme indiqué précédemment, grâce à quoi les moitiés "droite" et "gauche" de part et d'autre de la ligne diane longitudinale fictive d'enroulement ont la même forme symétrique simple, ce qui simplifie le cisaillement et assure une résistance uniforme au cintrage des deux cotés et améliore ainsi la circularité lorsque la bride est déformée. De cette façon, on peut obtenir une force de serrage uniforme sur toute la périphérie du tuyau, et un fonctionnement régulier pendant la dilatation de l'anneau circulaire. Un troisième objet de l'invention est de réaliser une bride de serrage darus laquelle les extrémites longitudi- nales opposées de la partie rétrécie délimitée par les bords parallèles linéaires inclinés, c' est-à-dire les extrémités de la diagonale la plus longue du parallélogramme, sont courbées vers le haut pour former une paire de têtes d'actionnement opposées en vue de dilater de force le diamètre de l'anneau, ce qui si; ifie qu'une paire de têtes d'actionnement ayant la même forme ou une forme symétrique peut être fabrique iaci- lement et complètement, en rendent ainsi régulière une augmentation du diamètre de 1 'atneau, avec les doigts ou en utilisant un outil tel qu'une pince. D'autres objets de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-aprs, faite avec référence aux des sins annexés. La figure 1 est une vue en plan montrant une bride de serrage suivant l'invention, avant sa mise en forme. la figure 2 est une perspective d'une bride de serrage complète å trois dimensions, formée en enroulant le ruban représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue de face de la oride de serrate utilisée pour fixer un tuyau sur une pièce telle qu' un tuyau ou un joint. Ta figure 4 est une vue latérale, la figure 5 un plan et la figure 6 une vue par dessous de la bride de serrage seule. la figure 7 est une coupe par 7-7 de la figure 3. La figure 8 est une coupe par 8-8 de la figure 5. Les figures 9 et 1G sont des vues en plan de variantes correspondant à la figure 10 les figures il (i) à (v) montrent des modifications de la figure d. la figure 12 est une vue de face correspondant à la figure 3 et montrant comment la forme et la dimension sont déterminées. La fifre 13 est un plan analogue E la figure 1 mais montrant un article classique. La figure 14 est une perspective, analogue à la figure 2, de cet article. la figure 1 montre l'ébauchez @'est-à-dire le ma tériau constitutif, d'une bride de serras suivant ltinven- tien, et les figures 2 à 8 montrent une bride à trois dimensions formée en enroulant le matériau représenté sur la figure 1. La bride est formée d'un ruban métallique d'ëpaisseur uniforme t (figures 7 et 12), par exemple en une plaque d'acier épaisse d'environ C,8 mm, qui a été durcie et qui conserve son élasticité; ces rubans sont découpés successive- ment à partir d'un ruban de grande longueur ayant une largeur uniforme W. Une partie principale 10 qu sert à fixer un tuyau correspond à la partie annulaire circulaire de la bride. Dans cette partie 1C de serrate du tuyau, la largeur ai du ruban est réduite progressivement en direction es extrémités longitudinales opposées, de sorte que cette largeur varie en pro portion du moment fléchissalt. Le rétrécissement progressif est el que des parties des bords longitudinaux parallèles opposés 12 du ruban sont découpées pour former une paire de bord; parallèles inclinés 14 de longueur donnée qui croi- sent l'axe médian longitudilal fictif Y. Comme le montre la figure 1, la largeur de la partie principale 10 de serrage du tuyau est maximale, c'està-dire étaie à la largeur V du ruban, dans la zône centrale de ce dernier, et minimale aux extrémités lonitudinales opposées.Dans une moitié d ela partie 10, le bord linéaire gauche du ruban est remplacé par le bord linéaire incliné 14, tandis que dans l'autre moitié, le bord latéral droit est remplacé par le bord linéaire incliné 14 En déterminant les bords linéaires opposés 14 de façon qu'ils soient parallèles l'un à l'autre, la partie 10 prend sensiblement la forme d' un parallélogramme délimité par la paire de bords 14 opposés; de lonueur donnée, qui croisent l'axe médian fictif Y et par la paire des bords linéaires 12 pratiquement opposés, comme le montre la figure 1.En conséquence, les régions opposées de la partie 10 des deux côtes de la ligne fictive d'enroulement X qui croise à angle droit la ne Y sont symétriques l'une de l'autre. Dans ce cas, les extrémités voisines respectives a des deux bords linéaires 14 ne sont pas situées sur la ligne X mais légèrement déviées en direct.icn-des extrémités longitudinales opposées, comme le montre la figure 1, de sorte que des parties des bords 12 parallèles à la ligne Y qui ont une faible longweur constante L1 dans la région centrale du ruban peuvent servir 'orbae de serrage ou de mandrin pendant l'enroulement du raban plan sous la forme d'un anneau circulaire stir une machine à façonner, de façon à déterminer corrextement la direction d'enroulement. Toutefois, Si un tel guide pour positionner dans la direction de l'enroulement est inutile ers raison du bon fonctionnement de la nachine à façonner utilisée,ou si ce posi ticnnement et ce guidage peuvent être réalisés par d'autres méthodes ou d'autres moye , il est inutile de laisser ces parties de bords linéaires de longueur donnée L1 représentée figure 1, et il est préférable de disposer les extrémités respectives rapprochées a des bords 12 sur l'axe lon-itudi- nal X, comme le montre la figure 9, pour rendre chaque bord incline 14 aussi long que possible, de façon quil corresponde à la moitié de la longueur de la partie 10.L'angle # sous lequel les bords 14 croisent l'axe Y varie en fonction de la dimension du produit, en relation avec la largeur W du ruban et avec sa longueur. Sur la figure 1, on voit en 16 une paire de tétes d'actionnement faisant corps avec le ruban et situées aux extrémités opposées des régions voisines de la partie 10 (c'est-à-dire les extrémités de la plus grande diagonale de la partie principale de la b@@de de serrage du tuyau qui a sensiblement la forme d'un parallélogramme). Comme le montrent les figures 2 à 8, oes têtes sont formées en pliant vers le haut dans des directions opposées les extrémités du ruban quand ce dernier est enroulé sous la forme d'un anneau circulaire, et eiles sont utilisées pour augmenter de force le diamètre D de l'anneau.Le fart que de telles paires de tê tes 1^ ment corps avec la pa e 'O signifie que Wa bride de serrage suivant l'invention a la forme génerale d'un Z allon gé > comme le montre la figure 1, Sur la figure 1, la lettre b représente les extrémités "intérieures" des bords inclinés 14. Il est préfé rable que les bases es têtes 16 partant de ces extreeités b scient aussi étreites que possible, pourvu qu'il n'y ait pas de danger de rupture ou de défermation anormale du produit quand ce dernier est effectivement utilisé, de façon à réduire des forees de cintrage non uniformes au veisionage des bords oppesés du ruban.A cet effet, suivant l'invention, com uie le montre de façon évidente la figure 1, les bords incli nes 14 de la partie 10 se prolongent au-delà des intersections e entre les bords précités et l'axe fictif Y du ruban jusqu'à ce qu'ils soient voisins des bords opposes 12, et les bases 18 des têtes 16 font corps avec les extrémités de la partie 10, si, la largeur des bases 18 Ces têtes 16 est sensiblement inférieure à la moitié de la largeur W du ruban. La largeur des têtes 16, qui est supérieure à la largeur des bases 18, a été représentée comme étant égale à la largeur W du ruban sur la figure 1, mais peut être infé- rieure à la largeur W du ruban, comme le montre la figure 10. De cette façon, on peut découper successivement un certain nombre de brides de serrage à partir d'un ruban de grande lorlbueur et de largeur constante W, comme indiqué en traits mixtes sur la figure 10. Ceci est avantageux du point de vue d'une utilisation économique du matériau. La figure 11 montre différentes formes, en coupe, de têtes 16. les têtes 16a à 16d représentées sur les figures il (f) à 11 (IV) sont en métal et usinées à la presse. Toutefois, 1es têtes 15 visibles sur les figures 1 et 8 peuvent faire corps avec un recouvrement séparé 20, en plastique ou en caoutchouc, comme le montre la figure 11 (V). Entant donné que de telles têtes sont utilisées pour exercer une force en vue d'augmenter le diamètre D de l'anileau non seulement au moyen des doigts de l'utilisateur mais également au moyen d'outils tels que des pinces, il est possible de-choisir de façon appropriée d'autres formes que celles qui sont représentées. Dans tous les cas, la paire de têtes d'actionnement suivant l'invention peut avoir la même forme ou une forme symétrique et être facilement réalisée aux extrémités opposées de la partie 10, puisque cette dernière a sensiblement la forme d'un parallélogramme.En outre, sur les figures 9 à 11 montrant des variantes de brides de serrage suivant l'invention, les parties ou les pièces qui portent les mêmes réé encens que sur les figures 1 à 8 correspondent à celles qui sont représentées sur ces dernières, et il n'y a donc pas lieu de les décrire en détail. Le ruban comprenant la partie 10 et la paire de té- tes 16 qui fait corps avecelle, comme le montre la figure 1, est alors enroulé par une machine à façonner de façon que la partie 16 devienne un anneau formant un vrai cercle, afin de réaliser un des articles représentés sur les figures 2 à 8. Dans ce cas, les bords inclinés 14 d'une paire sont amenés pratiquement en butée, avec un chevauchement de longueur constante 12. Dans cet état de chevauchement, les intersections e entre les bords 14 et l'axe Y sont situées exactement sur une ligne qui coupe en deux la longueur du chevauchement L2 comme le montrent les figures 3 et 5, avec les têtes6-opposées l'une à l'autre sur les deux côtés de la ligne de coupe précitée. Dans la bride de serrage suivant l'invention, les bords linéaires d'origine 12 de la partie 10 qui doit être enroulée pour former un anneau circulaire sont entaillés pour produire une paire de bords linéaires inclinés 14. L'objet de cette disposition est d'assurer qu'avec la réduction progres- suive de la largeur W du ruban en direction des extrémités longitudinales opposées, les forces de cintrage dans l'anneau circulaire soient uniformes sur toute la périphérie de celuici afin de rendre possible d'augmenter ou de réduire le diamètre D tout en maintenant la circularité correcte de l'anneau. Le fait que cet objet peut être obtenu en raison du caractère plan d'un tel type de feuille coupée obliquement (qui se réfère au parallélogramme approximatif n'ayant aucune ouverture dans la partie principale de serrate du tuyau) est prouvé par l'analyse suivante. le ruban métallique utilisé suivant l'invention a une épaisseur très faible t en comparaison ou moins) avec le diamètre D de l'anneau (d'habitude, t/D A.r I 2r + t où A (surface en coupe transversale) = bif. t, I (second mo- ment de surface) - 1/12 b # . t3, et M (moment de flexion = - P . r (cos 2 + cos ##). La résolution de l'équation (1) donne Dans ce cas, la Iosition de tension maximale est un point a où CP = O. Ace point z, cos @ = cos O = 1, et la largeur du ruban b # est maximale (bmax). Par suite, la tension 6 max au point a de largeur maximale bmax est donnée par l'équation suivante : Les conditions pour une tension uniforme sont que 6 6 max = 64 . Ainsi, en supposant les équations (2) et (3) égales l'une à l'autre, on a La solution de cette équation donne : Da l'équation (5), cos e est une constante 2 arbitraire (ce qui signifie qu'elle devient une constante lors que la forme est déterminée indépendemment de la dimension). Aisi, en le représentant par C pour simplifier l'équation (5), on obtient L'équation (6) montre Ct le rapport entre la largeur du ruban b # au point arbitraire b et la largeur maximale bmax au point a est égal au rapport du premier ordre du cosinus de l'angle de positionnement (cos #). Des équations linéaires représentent des lignes droites. Ainsi si entre le point b de largeur arbitraire et le point a de largeur maximale et exercée une force uniforme, la largeur dans chaque position arbitraire est déterminée uniquement par rapport à l'angle de position correspondant de façon que la ligne qui relie les points a et b soit une ligne droite. l'invention est basée sur une théorie de ce genre et caractérisée en ce que la partie principale 10 de serrage du tuyau est conformée de façon à voir une paire de bords inclinés linéaires 14, comme décrit précédement. n raison de la nécessité de réaliser la bride de serrage sui- varit l'invention de; façon qu'on puisse lui appliquer manuel- lement une force de dilatation en surmontant la force élas tique du diamètre D de l'anneau, une pairaire de têtes d'action-= nement 16 sont formées de façon continue aux extrémités op posées de la partie 10, ce qui complète le produit. Pour utiliser la bride de serrage suivant l'in vention, l'opérateur comprime la paire de têtes 16 dans la direction des flèches de la figure 3, avec ses doigts ou avec un outil, de façon à augmenter de force le diamètre v le l'an- neau, comme représenté en traits mixtes, après quoi l'opéra teur adapte la bride sur un buyau 22 ou sur une pièce analo gue et cesse alors d'exercer la force de travail.En agissant ainsi, la force élastique de rappel résultant de l'enroule ment du ruban oblige le diamètre D à se réduire autematique ment ou naturellement, de sorte que le t-au 22 es errB solidement sur l'entrée 24 d'un joint, d'une soupape ou d'un autre appareil, comme représenté sn traits pleins sur la fi gure précitée. Jl est, bien entendu, possible de séparer le tuyau 22 de l'entrée 24 pour le remplacer en exerçant une for ce analogue. Dans un tel étai déformé dX ide bride qt serrage, étant donné que la partie 10 correspondant à l'annesu circu laire a ses bords opposés 12 qui vont en se rétréciesaut proressivement en direction des extrémités longitudiuales oppo sér par transformation en bords linéaires parallèles partiel lement inclinées de façon que la largeur W du ruban soit pro pertionnelle au moment fléchissant, les différentes parties de l'a@neau circulaire restent déformées tout en conservant une circularits totale afin de serrer de façon uniforme toute la surface péripherique du tuyau 22. On chtient ainsi un pro duit fiable qui empêche de façon efficaos la fuite d'un fluide. Etant donné que l'invention, comme décrit précé demment, permet d'obtenir une tension uniforme sur toute la périphérie de l'anneau, on va comparer les effets obtenus à ceux d'une bride de serrage connue, avec référence aux figu res 13 et 14. ra bride classique mentionnée précédemment est per cée d'ouvertures trianulaires ou analogues 26 au voisinage de l'axe autour duquel le ruban est enroulé, afin d'assurer une tension @ uniforme sur toute la périphérie de i 'anneau, comme le montrent c clairement les figures 3 et 14. Mais cet te réalisation a pour censéquence une perte de matcriau ré sultant de la formation des ouvertures 25 et dans la néces site d'un ensemble séparé poinçon et matrice.En outre, com me le ouvertures 26 sont percées par l'ensemble précité après Ce cIsaillement, le processus manque de simplicité. 11 est également nécessaire de cnauger l'ensemble précité en fonction des variations de la dimension des produits, ce qui st désavantageux pour une production en masse. Au contraire, suivant l'invention, étant donné que les bords 12 du ruban soiit entaillés pour former une paire de bords inclinés 14 qui coupent l'axe longitudinal du ruban de façon à assurer une tension uniforme, la formation des ou vertur@s 26 n'est plus nécessaire, de sorte que la matrice et les instruments accessoires peuvent être ccnsidérblement simplifiés. Ainsl, des modifieations dans la dimension des produits peuvent être réalisés en changeant le dispositif de cisaillement. L'invention est supérieure dans la production en @asse. Dans la bride connue, comme le montrent les figures 13 et 14, la partie principale servant à serrer un tuyau ou un objet analogue est fourchue à une de ses extrémités lon itudinales et a la forme, à l'autre extrémité d'un I , qui deit se loger dans la fourche.Ainsi, étant donné que les moitiés des deux catis de 1 'axe X ont des formes différentes, la résistance à la flexion peut difficilement être rendue uniforme e des deux côtes, ce qui a pour conséquence une mauvaise circularite et un manque d'uniformité de la force de serrage exercée sur le tuyau ainsi que l'égalité de l'agrandissement de l'anneau. Cette réalisation classique ne convient pas pour découper successivement une série de brides de serrage à partir d'un matériau de grande longueur et de largeur constante. Au contraire, d'après l'invention, les bords incli nfs 14 sont parallèles, de sorte que la partie 10 s sensiblement la forme d'un parallélogramme, et les extrémités oppo sées de la partie 10 situées des deux cotés de l'aie fictif d'enroulement ont la même forme simple ou sjmétrique, de sorte que le découpage peut être réalisé de façon simple et, en outre, que la résistance à la flexion est uniflore des deux côtés. L'anneau a donc une meilleure circularité et eut excrcer sur le tuyau 22 une force de serrage uniforme. tn outre, dans la bride classique représentée sur les figures t3 et 14, la partie principale 28 de serrage du tuyau est symétrique ou différente çaL rapport à l'axe fictif d'enroulement X, de sorte que les têtes 3C et 32 faisant corps avec es extrémités longitudinales opposées de cette partie peuvent difficilement être rendues analogues ou symé- triques. Ainsi, la matrice et les autres outils que l'on doit utiliser sont compliqués, et il est difficile d'avoir la certitude que les forces de dilatation exercées sur les têtes sont égales. Au contraire, suivant l'invention, étant donné qu'une paire de têtes 15 est formée aux extrémités de la par Oie principale 10 sensiblement en forme de parallélogramme, les extrémités de la plus grande diagonale du parallélogram- me, les têtes d'actionnement peuvent être les mêmes ou symétriques lors du découpage, et l'enroulement peut être simplifié. En outre, des forces de travail peuvent titre exercées de façon égale e et régulière sur les têtes 16. Comme il résulte de la description qui précède, la bride de serrage suivant l'invention peut être fabrique par une opération tres simple de découpage et d'enroulement d'un ruban métallique élastique qui assure une force de cintrage uniforme sur toute la périphérie de l'anneau. les brides de serrage suivant l'invention peuvent type fabriquées en grande série et sont particulièrement utiles pour relier des tuyaux transporteurs de fluide tels que ceux que l'on utilise dans des maisons, des machines industrielles et différents vé hicules. REVENDICATIONS 1 - Bride de serrage pour des tuyaux ou des objets analogues, caractérisée en ce qu'elle est formée à partir d'un ruban métallique élastique (10) dont les bords lonsi- tudinau@ rectilignes parallèles sont entaillés de façon à former des nords rectilignes inclinés (14) tels que la largeur constante (,) du ruban diminue progressivement en direction des extrérités longitudinales afin d'être proportionnelle au moment fléchissant, les extrémités opposées de la parte rétrecie étant pliées vers le haut de façon à se trouver e. face l'une de ~autre et à former des têtes d'actionnement (160 en vue d'augmenter le diamètre de l'anneau, ce ruban étant enroulé sous la forme d'un anneau exactement circulaire avec un chevauchment de longueur donnée de façon que les nords inclinés (14) butent l'un contre l'autre, assurant ainsi une force de cintrage uniforme sur toute la pé ripherie de l'anneau. 2 - Bride de serrage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la partie principale (10) de serrage du tuyau correspondant à l'anneau exactement circulaire est découpée dans le ruban métallique élastique sensiblement sous la forme d'un parallélogramme, ce façon que les moitiés des deuz côtés de l'axe fictif d'enroulement (x) aient la même forme ou une forme symétrique et fassent corps avec les ex trénitée de na plus grande diagonale du parallélogramme.