Brevet FR2492944A1 — publié le 19820430

Accouplement articulé pour tubes. L'invention concerne un accouplement articulé pour tubes, notamment pour des canalisations destinées à véhi- culer des fluides sous pression élevée, du type constitué par deux moitiés de calotte sphériques qui s'engagent par-dessus une bague intérieure de forme adaptée et qui sont disposées de manière à être maintenues ensemble par des organes de maintien extérieurs. On connaît par exemple d'après le modèle d'utilité allemand no 6 950 149, des accouplements articulés pour tubes du type indiqué. Il s'agit là d'un accouplement qui permet également d'absorber des variations angulaires des conduites tubulaires, qu'il relie entre elles. L'ensemble de l'accouple- ment représente cependant un accouplement de type particulier dans la mesure o il ne constitue en définitive qu'une pure structure de support pour un tube de matière plastique continu et élastique monté en intérieur, sans que des fluides puissent être en aucune manière véhiculés à travers cet accouplement, étant donné que ce dernier lui-même n'est pas étanche. En outre par rapport à la section transversale libre de transport, il est nécessaire d'avoir des brides de raccordement d'une taille importante disproportionnée, étant donné qu'il faut en effet encore monter sur ces brides les organes de liaison proprement dits qui maintiennent ensemble les deux brides et par conséquent également les moitié de calotte qui sont soudées à demeure sur les brides. Un accouplement pour tubes, possédant une construction nettement plus légère et ne nécessitant pas une conduite de transport continue est en outre connue d'après la demande de brevet allemand publiée sous le numéro 2 001 221, selon laquelle il est possible de réunir des éléments non iden- tiques de calottes, pour le maintien à l'état assemblé desquels il est cependant nécessaire d'avoir en outre un anneau pouvant être apposé extérieurement et qui est adapté à la forme des calottes, ainsi qu'un collier d'entourage qui maintient ensem- ble les bords relevés d'une calotte et l'anneau, y compris une bague d'étanchéité. Indépendamment de la dissymétrie des pièces, cet accouplement ne peut être chargé qu'avec des pressions re- lativement faibles. Un accouplement conforme au brevet français numéro 1 061 950 inclut des moitiés de calottes symétriques, mais il nécessite des éléments particuliers formant entretoises pour maintenir les moitiés de calotte, dans toute position, d'une manière étanche dans les calottes périphériques non iden- tiques entre elles. Le reste de l'état de la technique relatif à ce sujet est représenté par exemple par les documents imprimés suivants: brevet allemand numéro 60 112, demande de brevet allemand mise à la disposition du public sous le numéro 1 060 203, demande de brevet allemand publiée sous le numéro 1 947 863, brevet britannique numéro 978 656, brevet britanni- que numéro 1 097 267, brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le numéro 3 038 743. Hormis l'accouplement décrit dans le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique, il s'agit dans ces documents d'accouplements qui sont constitués par des pièces non identi- aues entre elles et dans lesquelles une extrémité d'un tube est épaissie avec une forme d'une sphère, à laquelle sont asso- ciëes d'autres parties entourant cette extrémité de sphère à la manière d'un anneau. Le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le numéro 3 038 743 décrit des pièces présentant assuré- ment une symétrie dans une large mesure, mais dans le cas de cet accouplement, seule une certaine mobilité réciproque des pièces devant être réunies est possible par suite de l'agence- ment et de la réalisation des organes d'étanchéité, et en outre les parois des éléments coopérants sont maintenues à des épaisseurs correspondantes afin de pouvoir loger les organes d'étanchéité. En outre, les composants individuels de tous ces accouplements connus antérieurement doivent être fixés les uns aux autres par serrage ou être maintenus ensemble de manière que la fermeture proprement dite de l'accouplement s'effectue essentiellement transversalement par rapport à la direction d'écoulement. La présente invention a pour but de créer un accouplement articulé pour tubes, réglable angulairement suivant une direction axiale et qui-peut être formé par l'as- semblage de pièces symétriques entre elles deux à deux et dans lequel les organes d'étanchéité peuvent être insérés sans mise à contribution des éléments en forme de calottes, de sorte que l'épaisseur des parois peut être maintenue à valeur faible - compte tenu naturellement des pures exigences requises de résistance à la pression -, les éléments destinés à maintenir assemblé ou à réunir par serrage l'ensemble de l'accouplement devant être réalisé de telle manière que, d'une part, ils en- serrent quasiment complètement les éléments de calottes et que, d'autre part, ils soient directement détachables das éléments de calottes ou de l'ensemble de l'accouplement. Ce problème est résolu à l'aide d'un accou- plement articulé pour tubes du type indiqué plus haut conforme à l'invention, grâce au fait que dans la surface courbe sphé- rique de la bague intérieure qui présente une ouverture de circulation correspondant approximativement à la section trans- versale du tube, se trouvent disposées au moins deux bagues d'étanchéité contre lesquelles sont appliquées les moitiés de calotte fixées sur les extrémités de tubes à relier, et en ce que les deux moitiés de calotte sont maintenues serrées contre la bague intérieure à l'aide d'une coquille enveloppante réa- lisée en deux éléments et pouvant être serrée en étant montée latéralement à la façon de mâchoires de serrage, les éléments de coquille étant réalisés avec une section transversale adap- tée au contour extérieur des moitiés de calotte et étant dis- posés de manière à recouvrir celles-ci sur leur majeure partie. D'autres formes de réalisation avantageuses ressortiront de la description donnée ci-après. Dans le cas de cette solution conforme à l'invention, seule la bague intérieure, qui s'étend pratique- ment suivant la direction longitudinale sur l'ensemble de la partie munie de calottes de l'accouplement et qui possède par conséquent avantageusement à peu près également une section transversale d'écoulement libre correspondant à celle de la conduite tubulaire, loge les garnitures d'étanchéité en forme de bagues et sert, d'une part, de support pour les extrémités des tubes réunies des calottes, et d'autre part, en tant que butée, contre laquelle ces extrémités des tubes peuvent être bloquées par serrage au moyen de la coquille enveloppante réa- lisée en deux parties, les deux parties de la coquille étant appliquées dans une certaine mesure à la manière des mâchoires de serrage, latéralement, contre la conduite tubulaire ou les éléments en forme de calottes de cette dernière. D'une part, cela signifie un montage et un démontage extraordinairement simples et commodes et, d'autre part, la coquille enveloppante se charge d'assumer une contribution importante à la résistance à la pression, en tant que 'bandage' entourant approximative- ment l'ensemble de l'accouplement. La caractéristique connue en soi, selon la- quelle les éléments de la coquille sont réalisés avec une sec- tion transversale adaptée au contour extérieur des moitiés de calottes et que ces éléments de coquille et les moitiés de calottes sont disposés de manière à se recouvrir sur leur majeure partie, se trouve indiquée dans le brevet déjà mentionné dé- posé aux Etats-Unis d'Amérique sous le numéro 3 038 743. Pour résumer, l'accouplement pour tubes con- forme à l'invention, d'une longueur hors-tout très réduite et d'un montage facile, et qui peut être parfaitement utilisé et conçu pour des portées nominales de par exemple 150 mm et des pressions intérieures de l'ordre de par exemple 100 bars, pré- sente en outre les avantages suivants: - Les calottes et les moitiés de coquille sont symétriques. En dépit de la capacité de charge élevée due à l'action de la pression intérieure, grâce à la mise en place des garnitures d'étanchéité dans la bague intérieure et grâce à l'action d'appui ou de support pratiquement totale des moi- tiés de coquille, on se contente de parois relativement minces et par conséquent d'une faible dépense de matériau. Le passage intérieur reste entièrement accessible et dégagé. Etant donné que les moitiés de coquille ne sont pas des éléments reposant à la façon de bagues sur les tubes, mais peuvent être appliquées latéralement à la manière de mâchoires de serrage., on obtient l'avantage selon lequel les extrémités des tubes peuvent même être équipées par le fabri- cant de moitiés de calottes, sans que les moitiés de coquille aient à être déjà montées. Le problème posé peut être également résolu d'une autre manière conformément à l'invention, grâce au fait que la bague intérieure est réalisée en deux parties et que chaque partie est assemblée à une bague respective profilée de façon correspondante, que les bagues sont montées contre ou apposées sur les extrémités des tubes devant être réunies et il est prévu entre lesdites bagues une garniture d'étanchéité élas- tique connue en soi, s'ouvrant vers l'intérieur approximative- ment avec la forme d'un U. Dans une certaine mesure, le fonctionnement de la bague intérieure de la première solution est modifié, en ce que cette bague est divisée en deux parties et est directe- ment montée contre ou apposée sur les extrémités des tubes de- vant être reliées. Les deux parties de bague, entre lesquelles est disposée une bague élastique d'étanchéité, reposent alors directement dans la coquille enveloppante constituée en deux éléments de sorte que des moitiés de calottes supplémentaires conformes à la première solution ne sont pas nécessaires dans ce cas. Ici également des bagues supplémentaires d'étanchéité reposent directement dans les deux parties de bague, tandis que la bague d'étanchéité médiane, disposée entre les parties de bague permet, en raison de sa conformation et de son élasticité, des positions angulaires entre les éléments de bague. Cette bague d'étanchéité est équipée avantageusement, pour son centrage, d'un anneau de centrage fixé par vulcanisa- tion et qui s'engage dans une rainure correspondante ménagée dans la coquille enveloppante réalisée en deux éléments. Even- tuellement la bague d'étanchéité peut être collée par ses flancs latéraux aux flancs latéraux correspondants des deux bagues annulaires ou bien peut y être reliée d'une autre ma- nière. L'accouplement pour tubes conformes à l'in- vention et ses variantes avantageuses de réalisation vont être explicités de façon détaillée, ci-après, en référence aux des- sins annexés d'une forme de réalisation de l'invention sur lesquels - La Fig. 1 montre une vue en coupe longî- tudinale de l'accouplement pour tubes. - La Fig. 2 représente l'accouplement pour tubes de la Fig. 1, pour moitié en coupe et pour moitié selon une vue suivant La ligne II-II de la Fig. 1. - La Fig. 3 montre une vue "du côté bride" d'une moitié de coquille, et Les Fig. 4 et 5 représentent des coupes de deux-formes de réalisation indépendantes. Comme cela est visible sur la Fig. 1, la bague intérieure 3 est munie, dans sa surface courbe 1. de quatre gorges continues destinées à recevoir des bagues d'étanchéité 4, 4'. Les moitiés de calotte 6 munies des tubulures de raccordement, auxquelles les extrémités 5 de la conduite tubulaire (non représentée) sont raccordées de façon appropriée, sont, comme représenté, emmanchées dans une certaine mesure, des deux côtés, sur la bague intérieure 3 et la coquille enve- loppante 7 constituée sous la forme des deux éléments de co- quille 7' (Fig. 3) est apposée ensuite latéralement. Les deux surfaces formant brides 13 des éléments de coquille 7' sont munies de perçages de sorte que les deux éléments de coquille 7' peuvent être réunis par serrage au moyen d'organes vissables 14. Les bords d'extrémité des moitiés de calotte 6 sont réalisés sous la forme de parties recourbées 10 diri- gées vers l'extérieur, et la bague intérieure 3 est munie, dans sa partie médiane, sur sa surface périphérique 1, d'un collet annulaire continu de butée 11. En outre, les deux moi- tiés de coquille 7' comportent des parties recourbées de butée 8 sur leurs faces extérieures, et, dans leur milieu, une partie estampée creuse 9 en forme de canal qui enserre ou recouvre, comme cela est visible, le collet annulaire de butée 11 et les deux parties recourbées radiales 10 des moitiés de calotte 6. Les moitiés de calotte 7', qui sont naturel- lement extrêmement rigides et stables par suite du montage des calottes, de la présence de la partie estampée 9, de la partie recourbée 8 et des parties recourbées de raidissement 12 sur les bords longitudinaux supérieur et inférieur, sont naturelle- ment dimensionnées de telle manière que, lors du serrage des organes vissables 14, il peut s'exercer une action de serrage suivant la direction axiale par rapport aux moitiés de calotte 6 et contre la bague intérieure 3, c'est-à-dire que les sur- faces enforme de brides 13 sont légèrement ramenées en direc- tion du plan médian longitudinal (plan du dessin). Etant donné que les calottes sont appliquées avec la forme de sphères, des associations ou réglages angu- laires des moitiés de calotte sont possibles dans toutes les directions, comme cela a été indiqué par des traits mixtes. Le degré de réglage angulaire possible peut être prédéterminé, d'une part, par les parties recourbées 10 coagissant avec le collet annulaire 11 de la bague intérieure 3 et, d'autre part, par les parties coudées de butée 8 en liaison avec les appendices saillants des moitiés de calotte montés sur les tubulures 6 de raccordement des tubes. Les moitiés de calotte 6 munies des tubulures de leur raccordement 6' sont réalisées par formage à partir d'un tube d'acier entre un poinçon et une matrice possédant des formes appropriées. Les deux moitiés de coquille 7' en forme de calottes, conformément à la Fig. 3, peuvent être réalisées par exemple, par coulage ou pressage à partir d'un alliage d'alu- minium hautement résistant. Il en va de même pour la bague intérieure 3. Comme cela est visible sur les Fig. 4 et 5, dans le cas de cette forme de réalisation indépendante, les moitiés de calotte 15 réalisées sous la forme de deux bagues ' profilées de façon correspondante sont montées contre (Fig. 4) ou apposées sur (Fig. 5) les extrémités des tubes devant être réunies et une bague d'étanchéité élastique 16 approximativement en forme de U et ouverte intérieurement est disposée entre les deux bagues 15'. L'ensemble est également maintenu par une coquille enveloppante 17 réalisée en deux parties et pouvant être serrée en étant montée latéralement à la manière de mâchoires de serrage, comme cela a déjà égale- ment été décrit en référence à l'exemple de réalisation de la Fig. 1. Il est avantageux que la surface envelop- pante extérieure 18 de la bague d'étanchéité 16 soit équipée d'un anneau de centrage 19 fixé par vulcanisation, et il est prévu dans la coquille enveloppante 17,réalisée en deux élé- ments, une gorge 20 adaptée à la forme en coupe transversale de l'anneau de centrage. La forme de la section transversale représentée de l'anneau de centrage 19 n'est pas impérative. Par exemple ce-te forme pourrait êtxÄ également triangulaire. En outre, la bague d'étanchéité 16 est équipée de surépais- seurs de matière 16' au niveau des extrémités de ses branches. Indépendamment du fait que les bagues 15' sont soudées en bout, conformément à la Fig. 4, ou bien sont soudées en étant emmanchées par dessus le tube, conformément à la Fig. 5, les extrémités 21 des branches 22 de la bague d'étanchéité 16 sont disposées derrière des saillies de pro- tection 24, par rapport à l'espace intérieur d'écoulement 23. Dans le cas de la Fig. 4, comme cela est visible, ces prolongements sont réalisés par usinage sur les bagues 15' elles-mêmes, tandis que dans le cas de la Fig. 5, elles sont formées par les parties saillantes des tubes 5. Par ailleurs, sur la Fig. 5, les bagues d'étanchéité 4, la bague d'étanchéité médiane 16 et son anneau de centrage 19 ne sont pas représentés. REVENDICATIONS 1 ) - Accouplement articulé pour tubes, notam- ment pour des canalisations destinées à véhiculer des fluides sous pression élevée, du type constitué par deux moitiés de ca- lottes sphériques (6) qui s'engagent par-dessus une bague inté- rieure (3) de forme adaptée et qui sont disposées de manière à être maintenues ensemble par des organes de maintien exté- rieurs, caractérisé en ce que, dans la surface courbe sphérique (1) de la bague intérieure (3) qui présente une ouverture de circulation (2) correspondant approximativement à la section transversale du tube, se trouvent disposées au moins deux ba- gues d'étanchéité (4) contre lesquelles sont appliquées les moi- tiés de calotte (6) fixées sur les extrémités de tubes (5) à relier, et en ce que les deux moitiés de calotte (6) sont main- tenues serrées contre la bague intérieure (2) à l'aide d'une coquille enveloppante (7) réalisée en deux éléments et pouvant être serrée en étant montée latéralement à la façon de mâchoires de serrage, les éléments de coquille (7') étant réalisés avec une section transversale adaptée au contour extérieur des moi- tiés de calotte et étant disposés de manière à recouvrir celles- ci sur leur majeure partie. ) - Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi en forme de calotte de chaque élément de coquille (7') est munie de parties recourbées de bu- tée (8) le long de ses deux bords extérieurs. 30) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi en forme de calotte de chaque élément de coquille (7') est muni d'une partie médiane repoussée (9) en forme de canal. ) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bords d'ex- trémité des moitiés de calotte (6) sont réalisés sous la forme de parties recourbées (10) dirigées radialement vers l'extérieur. ) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague inté- rieure (3) est munie, dans sa partie médiane sur sa surface enveloppe (1), d'un collet annulaire continu de butée (11). 6 ) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque élément de coquille (7') est muni, sur son bord supérieur et sur son bord inférieur, d'une partie recourbée de raidissement (12). ) - Accouplement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague intérieure (3) est réalisée en deux parties et chaque partie, comportant une moitié de calotte (15) est agencée en bague respective (15e) profilée de façon correspondante, ces bagues (15') étant montées contre ou rap- portées sur les extrémités (5) des tubes à réunir, tandis qu'une bague d'étanchéité élastique (16) s'ouvrant à peu près en forme de U vers l'intérieur est disposée entre lesdites bagues. 8>) - Accouplement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface périphérique extérieure (18) de labague d'étanchéité (16) est équipée d'un anneau central (19) fixé sur elle par vulcanisation et qu'il est prévu dans la coquille périphérique (17) en deux parties, une gorge (20) adaptée à la forme en coupe transversale de l'anneau de cen- trage (19). 9 ) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la bague d'étan- chéité (16), à peu près en forme de U, est munie de surépais- seurs de matière (16') au niveau des extrémités de ses branches. ) - Accouplement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les extrémités (21) des branches (22) de la bague d'étanchéité (16) sont montées derrière des saillies de protection (24) par rapport à l'espace intérieur d'écoulement (23).