Brevet FR2505015A1 — publié le 19821105

La présente invention se rapporte à un dispositif pour réaliser un raccordement étanche aux fluides entre deux tubes dans lesquels un fluide circule sous une pression élevée, ce dispositif de raccordement étant apte à subir une flexion angu- laire et un mouvement de rotation sur lui-même Le dispositif selon l'invention comprend un élément d'étanchéité annulaire élastique et métallique relié à l'un des tubes et une bague non métallique constituée par exemple de carbone-graphite et logée par un emmanchement à retrait à l'intérieur de l'autre tube, la ba- gue non métallique s'appliquant autour de l'élément d'étanchéité par un ajustement à friction Des moyens sont en outre prévus pour limiter l'amplitude de la flexion angulaire et celle du mouvement de rotation sur lui-même du dispositif de raccordement. Les tuyauteries dans lesquels circulent des fluides à haute pression et à température élevée sont généralement conçus de façon à présenter un certain degré de flexibilité afin de s'adapter aux tolérances de fabrication, à la dilatation et au retrait thermique et aux flexions résultant des vibrations entre les divers composants qui sont reliés par les tuyaux Il existe dans l'art antérieur des ensembles compacts et légers qui sont pàrti- culièrement appropriés pour être utilisés dans les avions et les missiles et qui présentent cette flexibilité; toutefois, ces dispositifs antérieurs font généralement appel à des joints cons- titués d'élastomères, de matières plastiques, de caoutchouc ou d'amiante pour éviter les fuites du fluide circulant dans le sys- tème flexible L'inconvénient des joints de ce type est qu'ils ont tendance à présenter des défectuosités quand ils sont exposés à des températures relativement élevées, dépassant approximative- ment 200 à 260 C, à des températures très basses ou encore à des radiations. En général, les dispositifs d'étanchéité utilisés dans les tuyauteries flexibles soumises à des contraintes dépassant la résistance des joints à base d'élastomères ou autres font appel à des sections de tuyau présentant des ondulations circonférentielles c'est-à-dire, comportant des soufflets, des boucles de dilatation ou des dispositifs renfermant des segments de piston Toutefois, ces dispositifs ont généralement le défaut d'être très lourds et très encombrants et sont susceptibles de devenir rapidement défaillant et, par conséquent,de présenter des fuites dues à la fragilité et à l'usure De plus, ces dispositifs d'étanchéité 250501 5 exigent souvent des tolérances d'usinage précises et sont, par conséquent, difficiles à fabriquer et à installer. Une solution connue à ces problèmes consiste à utiliser, dans de telles conditions d'environnement, des joints métal sur métal comme décrit dans les brevets américains n 4 054 306 no 4 071 268 et N O 4 071 269 délivrés aux noms des présents inventeurs A des températures relativement élevées, dépassant, par exemple 4800 C, les joints décrits dans ces trois brevets se comportent extrêmement bien et les fuites sont minimes Ceci s'ex- plique par le fait que, lors du frottement mutuel, des deux parties métalliques en contact glissant l'une sur l'autre, qui tend à érailler leurs surfaces de contact, une pellicule d'oxyde se forme en continu et assure la lubrification des surfaces, qui ainsi ne s'éraillent pas, Toutefois, on a constaté qu'à des tem- pératures plus basses, cette pellicule d'oxyde ne se reforme pas et que, de ce fait, les surfaces métalliques ont tendance à deve- nir rugueuses, ce qui augmente les risques de fuites entre elles. En plus du maintien de l'étanchéité entre les tuyaux, il est important de faire en sorte que ceux-ci puissent tourner et se déplacer angulairement l'un par rapport à l'autre En général, les joints flexibles de l'art antérieur comportent des-suspensions dont l'étanchéité est assurée par des soufflets, ou encore des joints à rotule ou autres, mais dont aucun ne réunit les propriétés recherchées dans un ensemble léger et compact. De plus, la plupart de ces dispositifs antérieurs qui assu- rent une certaine flexibilité, ne sont pas dotés de moyens pour limiter une rotation relative et permettre simultanément un désalignement angulaire et ne fournissent pas une limite positive et sûre pour le désalignement angulaire. Le lecteur trouvera des exemples de dispositifs antérieurs de ce genre dans les brevets américains suivants 1 155 495 de Leake; 2 005 556 de Parker; 2 451 437 de Fenlon; 2 502 753 et 2 840 394 de Rohr; 2 846 242 de Drake; 3 033 595 de Bard; 3 165 339 de Faccou; 3 663 043 de Walton; 3 656 784 de Dow et al; 3 799 586 de Caras et al; 3 995 896 de Decker; 4 006 881 de Gaillard; et 4 165 107 de Affa et al. En conséquence, le but principal de la présente invention est de fournir un dispositif perfectionné de raccordement étanche aux fluides pour deux tubes ou tuyaux dans lesquels circule un fluide à haute pression, et qui constitue un joint ef- ficace capable de travailler à des températures modérées et qui est capable de subir une flexion angulaire et un mouvement de rotation sur lui-même. Un autre but de la présente invention est de procurer un dispositif de raccordement étanche aux fluides: qui est léger et compact parfaitement approprié pour être utilisé dans les avions, dans lequel la friction entre les pièces mobiles est réduite à un minimum afin de diminuer le moment nécessaire pour les désaligner, et dont l'usure est ré- duite à un minimum afin de lui conférer une grande longévité qui peut transmettre des efforts de tension dûs à la pression à travers le joint flexible reliant les deux tubes et qui est capable de supporter de grandes forces d'accélération et des vibrations à des températures extrêmes et sous l'influence de radiation; qui peut limiter la rotation relative tout en permettant un certain désalignement angulaire, en limitant positivement l'importance de ce désalignement angulaire. L'invention a également pour objet un procédé sûr et effi- cace pour produire ou assembler un tel dispositif de raccordement étanche aux fluides. L'invention atteint les buts qu'elle s'est fixée par un dispositif de raccordement étanche aux fluides pour un premier tube et un second tube dans lesquels circule un fluide à haute pression,ce dispositif comprenant en combinaison une bague non métallique logée de manière inamovible dans le premier tube grâce à un emmanchement à retrait entre la surface extérieure de la bague et la surface intérieure du premier tube; et un élément d'étanchéité annulaire, élastique et métallique solidarisé au second tube et s'étendant à l'extérieur de celui-ci, cet élément d'étanchéité comportant une partie annulaire qui présente une surface extérieure incurvée dont le diamètre libre maximal est plus grand que le diamètre intérieur de la surface intérieure de la bague non métallique et qui est en contact, par un ajustement à friction, avec la surface intérieure de la bague non métallique, le coefficient de friction entre la matière de cette bague non mé- tallique et celle dudit élément d'étanchéité métallique étant in- férieur au coefficient de friction entre la matière dudit élément 250501 5 d'étanchéité métallique et celle du premier tube. La bague non métallique est avantageusement réalisée en carbone-graphite, tel que celui fabriqué par la Société "Pure Carbon Company" sous la marque "Purebon" type P 3310, qui est une substance auto-lubrifiante et anti-rayage L'élément d'étanchéité est formé d'un acier inoxydable pouvant être trempé par précipitation ou d'un alliage de nickel et de chrome. Un mécanisme de guidage est aussi prévu entre les deux tubes afin d'assurer un désalignement angulaire et une rotation relative contrôlés entre les deux tubes Ce mécanisme de guidage comporte un ensemble destiné à limiter l'amplitude de la rotation relative et un ensemble pour limiter positivement le degré de désalignement angulaire Ce mécanisme empêche aussi une sépara- tion des deux tubes sous l'action de forces de tension. Du fait que la bague non métallique a un faible coeffi- cient de friction, l'éraillage de l'interface de la bague et de l'élément d'étanchéité est évité aux températures modérées et, de ce fait, les risques de fuites sont diminués, et le moment nécessaire pour plier le dispositif est réduit, alors que sa résistance à l'usure est augmentée Du fait que l'élément d'étan- chéité métallique est élastique, le rattrapage de l'usure de la bague eat automatique pendant son utilisation. Pour assembler le dispositif de raccordement selon l'in- vention, on commence par fixer rigidement la bague non métallique dans le premier tube Ln chauffant celui-ci de façon à augmenter ses dimensions par dilatation thermique; on introduit la bague non métallique, qui est à la température ambiante, dans le tube chauffé; ensuite, on laisse refroidir le tube, de sorte que ses dimensions diminuent en provoquant un contact "d'emmanchement à retrait" avec la surface extérieure de la bague Ceci constitue un procédé avantageux pour relier la bague non métallique au tu- be et pour éviter un mouvement mutuel entre eux sous l'action des températures élevées du fait de la différence des coefficients de dilatation thermique de la bague non métallique et du tube, la- quelle est de préférence métallique Après cela, on introduit l'élément d'étanchéité dans la bague non métallique avec un ajustement à friction, L'expression "ajustement à friction" utilisée ici entend signifier que la surface incurvée de l'élément d'étanchéité a avant sa mise en place, un diamètre libre, légèrement plus grand que celui de la surface intérieure cylindrique de la bague non métallique, cette surface incurvée étant élastique, de sorte que, quand on l'introduit à force dans la bague, l'élément d'étan- chéité se déforme élastiquement et, ainsi est maintenu en contact circonférentiel étroit avec la bague du fait de la force de réaction résultant de la déformation élastique Cet ajustement à friction est différent de l'emmanchement à retrait décrit ci-dessus. Dans la présente description, l'expression "diamètre libre " entend désigner le diamètre de la surface incurvée de la partie annulaire de la bague non-métallique avant la mise en place de celle-ci et, par conséquent, avant sa déformation élas- tique, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après, qui n'a, bien entendu, aucun caractère limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure i est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale, montrant deux tubes reliés par un dispositif de raccordement étanche aux fluides conforme à la présente invention les axes de symétrie de ces deux tubes étant alignés la figure 2 est une vue latérale semblable à celle de la figure 1 mais dans laquelle lesaxes de symétrie des deux tubes sont décalés angulairement d'un angle a la figure 3 est une vue latérale éclatée, en coupe longi- tudinale, montrant le premier et le second tubes en contact avec la bague non métallique et avec une bague d'arrêt fendue voisine du premier tube la figure 4 est une vue latérale éclatée, en coupe lon- gitudinale du dispositif de la figure 3 dans laquelle la bague non métallique et la bague fendue représentées sont mises en place dans le premier tube et qui montre aussi sur la gauche de la figure l'élément d'étanchéité et une garniture prêts à être introduits dans le premier tube, un élément d'arrêt annu- laire extérieur étant représenté à droite prêt à être monté sur le premier tube; la figure 5 est une vue latérale, partiellement en coupe longitudinale d'une variante de réalisation de la présente inven- tion, utilisant une bague non métallique supplémentaire; et, la figure 6 est une vue latérale,partiellement en coupe longitudinale, d'une autre variante de réalisation de l'invention utilisant une bague non métallique supplémentaire et comportant un dispositif pour limiter le mouvement de rotation angulaire entre les deux tubes. En se référant maintenant aux figures I à 4, on voit un joint de tuyaux flexible selon l'invention qui se présente sous la forme d'un dispositif de raccordement étanche aux fluides 10, comprenant un premier tube 12, un second tube 14, une bague non métallique 16 fixée dans le premier tube et un élément d'étanchéité annulaire élastique et métallique 18 relié inamovi- blement au second tube et s'étendant à l'intérieur de et en contact à friction avec la face intérieure de la bague non métal- lique Un ensemble de guidage 20 assure la connexion entre les deux tubes et permet à ces derniers de se déplacer angulairement et de tourner l'un par rapport à l'autre. Comme on le voit clairement sur la figure 3, le premier tube 12 comprend une partie cylindrique centrale ayant une sur- face extérieure cylindrique 22 et une surface intérieure cylin- drique 23, cette dernière présentant un diamètre A, comme indiqué sur la figure 3 L'extrémité distale de gauche du premier tube 12 se termine par une bordure 24 s'étendant radialement vers l'extérieur, tandis que son extrémité distale dedroite est formée par un segment sphérique 25 orienté radialement vers l'intérieur, qui fait partie d'une sphère à la fois sur sa surface intérieure et sur sa surface extérieure et qui comporte une petite bordure annulaire 26 s'étendant radialement vers l'extérieur à son extré- mité libre Ce segment sphérique 25 fait partie d'un ensemble suiveur de l'ensemble de guidage 20, le segment sphérique formant en lui-même un organe suiveur. Dans la surface intérieure 23 du premier tube, est formée, près du segment sphérique 25, une gorge annulaire 28 destinée à recevoir un élément annulaire qui se présentesousla forme d'une bague d'arrêt fendue 29,bague représentée en place sur la figure 4. Sur la figure 3, on voit également que le second tube 14 comprend une partie cylindrique comportant des surfaces intérieure et extérieure cylindriques 31 et 32 et un segment sphérique 33 faisant partie intégrante de la partie cylindrique, à son extré- 2505 15 mité de gauche, ce segment sphérique ayant des surfaces intérieure etextérieure sphériques, la surface extérieure s'appliquant à glissement contre et ayant le même-rayon que la surface intérieure du segment sphérique 25 du premier tube 12 Comme on le voit sur les figures 3 et 4, ce second tube 14 est emboîté dans le premier tube 12 de telle façon que les segments sphériques 25 et 33 s'appliquent à glissement l'un contre l'autre Le segment sphérique 33 du second tube 14 joue le rôle d'un second élément annulaire arqué dans l'ensemble de guidage 20, comme cela sera décrit plus en détail par la suite. Comme le montre clairement la figure 3, la bague non mé- tallique 16 comporteune surface extérieure cylindrique 34 de diamètre B et une surface intérieure cylindrique 35 de diamètre C Le coefficient de friction entre les matières constituant la bague non métallique et l'élément d'étanchéité 18 est inférieur au coefficient de friction entre les matières formant le premier tube 12 et cet élémentd'étanchéité 18, ceux-ci étant en acier inoxydable ou en un alliage de nickel et chrome La bague non métallique peut être faite d'un composé de carbone et de graphi- te, tel que celui vendu par la Société américaine "Pure Carbon Company" de St Mary's, Pennsylvanie, sous la marque 'Purebon" type P-3310 Cette bague peut être aussi formée de "UCAR Mechani- cal Carbon Graphite" fabriquée par la division des produits carbonés de la Société américaine"Union Carbide Corporation" de PARMA, Etat d'OHIO Bien que le coefficient de friction entre ces bagues carbone-graphite ne soit pas exactement uniforme, on a déterminé que la matière fournie par la Société "Union Carbide" a un coefficient de friction qui est compris entre en- viron 0,05 sous une pression absolue de 105 Pa et environ 0,25 sous une pression absolue de 1,3 10 6 Pa On sait également que le coefficient de friction du carbone sur le carbone est d'en- viron 0,16 et que celui du graphite sur le graphite est d'environ 0,1 Dans tous les casa la matière formant cette bague est auto- lubrifiante et ne s'éraille ou ne s'écorche pas aux températures comprises entre le zéro absolu et le pointde fusion de l'acier On sait également, en ce qui concerne le "Purebon", que si l'on maintient une pellicule hydrodynamique, le coefficient de fric- tion peut descendre au-dessous de-0,01, mais que, lorsque cette pellicule se rompt en présence d'unt lubrification aux limites, 25050 15 le coefficient de friction peut augmenter jusqu'à 0,25, dans le cas du carbone sur l'acier. Comme le montre la figure 3, le diamètre A de la surface intérieure 23 du premier tube 12 est inférieur au diamètre B de la surface extérieure 34 de la bague non métallique 16 Pour fixer la bague non métallique dans le premier tube, on la main- tient à la température ambiante, tout en chauffante tube à une température d'environ 480 à 5400 C, puis on introduit la ba- gue dans ce dernier En refroidissant, le tube se resserre autour de la bague et son diamètre diminue paru e compression circonfé- rentielle, ce qui fixe ainsi solidement la bague dans le tube par un emmanchement par retrait Ceci est représenté sur la figu- re 4 Cet emmanchement par retrait est nécessaire du fait que le coefficient de dilation thermique du premier tube est bien plus élevé que celui de la bague non métallique Généralement, une compression de 0,25 mm est nécessaire, à la température ambiante, pour maintenir une friction d'assemblage suffisante dans un tube 12 ayant un diamètre A de 62,5 mm qui est chauffé, en service à 370 'C Après que la bague 16 a été introduite dans le premier tube, son diamètre intérieur diminue légèrement jusqu'h atteindre une valeur C', comme représenté sur la figure 4. L'élément d'étanchéité 18 représenté sur la figure 4 est formé d'une seule pièce et comprend une base cylindrique 37, une courte partie tronconique 38 s'évasant vers l'extérieur, une partie pratiquement cylindrique 39 et une partie annulaire 40 à son extrémité extérieure, partie qui est arquée et qui est limitée par une surface extérieure incurvée 41 en forme de segment sphérique Le rayon de courbure de la surface 41 est sensiblement égal au rayon de la surface cylindrique intérieure 35 de la bague de sorte qu'une pression de contact est maintenue entre la surface 41 et la surface 35 quand le joint est plié angulairement et que toute augmentation des fuites du fluide circulant dans les tubes 12 et 14 est interdite pendant le pliage. Pour plus de détails concernant la structure et la fonction de l'élément d'étanchéité 18, le lecteur est invité à se reporter aux brevets américains antérieurs n* 4 054 306, 4 071 268 et 4 071 269. Comme on le voit sur les figures I et 2, la partie annu- laire 40 de l'élément d'étanchéité 18, lorsque celui-ci est assemblé, est reçue dans et est en contact étroit par un emman- chement à friction avec la surface intérieure 35 de la bague non métallique 16 Le diamètre libre maximal D de la surface extérieure incurvée 41, comme représenté sur la figure 4, est plus grand que le diamètre intérieur C' de la bague emboîtée 16 et,après l'introduction de la partie annulaire de l'élément d'étanchéité dans cette bague, elle y reste grâce à la force élastique orientée vers l'extérieur, qui est développée par la partie annulaire élastique, Comme représenté sur la figure 4, l'élément d'étanchéité 18 comporte une garniture intérieure 43 formée d'une base cylin- drique 44 qui se prolonge par une partie tronconique 45 s'évasant vers l'extérieur, la base cylindrique 44 étant reliée inamovible- ment à la face intérieure de la partie de base cylindrique 37 de l'élément d'étanchéité par une soudure produisant une fusion le long d'une ligne circulaire 46, comme représenté sur la figure 1, la partie tronconique 45 s'étendant à l'intérieur de la partie an- nulaire 40 Le diamètre de la surface extérieure dela partie de base cylindrique 37 de l'élément d'étanchéité est sensiblement égale au diamètre de la surface intérieure 32 du second tube 14, ces éléments étant reliés inamoviblement par rie soudure à fusion le long d'une ligne de soudage 47, comme représenté sur la figu- re 1-. L'organe extérieur d'arrêt 49 représenté sur la figure 4 comprend une partie cylindrique 50 faisant partie intégrante d'un segment sphérique orienté vers l'extérieur 51 qui se termine à son extrémité distale par une bordure annulaire dirigée radialement vers l'intérieur 52 Le diamètre intérieur de la partie cylindri- que 50 est sensiblement égal au diamètre extérieur de la surface extérieure 31 du second tube 40 et ces éléments sont reliés ina- moviblement par fusion le long d'une ligne de soudage 53, comme représenté sur la figure 1 Le segment sphérique 51 forme une première bague arquée dans le dispositif de guidage 20. A l'exception de la bague non métallique 16, les composants du dispositif représenté sur les figures 1 à 4 sont en métal et peuvent être faits d'un acier inoxydable ou d'un alliage de ni- ckel et de chrome, De plus, sauf pour l'élément d'étanchéité 18, la garniture 43 et l'organe extérieur d'arrêt 49, ces composants métalliques peuvent être formés "d'Inconel 625 " L'élément d'étan- chéité peut être fabriqué en "Inconel 718 "; la garniture peut être formée de "Crès 321 ou 347 " (c'est-à-dire d'acier résistant à la corrosion) de même que l'organe extérieur d'arrêt On notera, par exemple, que "l'Inconel 718 " est composé d'environ 52,5 % de nickel, 19 x de chrome, 18 Z de fer, 5,2 % de columbium et 3 % de molybdène, Le coefficient statique de friction du nickel sur le nickel est d'environ 0, 7, tandis que le coefficient statique de friction de l'acier sur l'acier est d'environ 0,8 et'tombe à 1 o environ 0,4 après que le glissement a commencé Les essais effec- tués avec une bague carbone-graphite "Purebon P-3310 " et un élé- ment d'étanchéité en "Inconel 718 " ont montré que le coefficient de friction entre la bague et l'élément d'étanchéité se situe à environ 0,22 Ainsi donc, le coefficient de friction entre la bague non métallique et l'élément d'étanchéité est de beaucoup inférieur à celui existant entre un élément d'étanchéité en un alliage à base de nickel et un premier tube en un alliage à base de nickel, qui se situe entre 0,7 et 0,8. En se référant maintenant aux figures 3 et 4, on notera que la première étape pour assembler le dispositif 10 conforme à la présente invention consiste à introduire le second tube 14 dans le premier tube 12 de telle façon que la surface extérieure du segment sphérique 33 du second tube vienne s'appliquer contre la surface intérieure du segment sphérique 25 du premier tube. Ensuite, on comprime la bague d'arrêt 29 et on l'introduit dans la gorge annulaire 28 o elle se dilate en réalisant une liaison rigide avec le premier tube On chauffe ce sous-ensemble à une température d'environ 480 à 5400 C, puis on introduit la bague non métallique 16, qui est à la température ambiante, dans le premier tube, un intervalle subsistant entre la surface intérieure du premier tube qui a été chauffé et la surface extérieure de cette bague, puisque les dimensions du tube ont augmenté sous l'effet de la dilatation thermique On introduit la bague 16 jusqu'à ce qu'une extrémité de celle-ci vienne en contact avec la bague d'arrêt 29, Le diamètre B de la surface extérieure de la bague non métallique 16 est calculé de façon à assurer un retrait d'em- manchement d'environ 0,2 à 0,25 mm par rapport à la surface in- térieure 23 ayant un diamètre A à la température ambiante On laisse ensuite le premier tube refroidir, pour permettre aux dimensions de sa surface intérieure de décroître jusqu'à ce qu'il enserre étroitement la surface extérieure deb bague non métalli- que suivant un emmanchement par retrait. La surface intérieure de la bague non métallique peut alors être usinée avec une précision d'environ 25/1000 mm et jusqu'à une texture de surface fine d'environ 200 microns (valeur moyenne). On met en place la garniture 43 à l'intérieur de l'éliment d'étanchéité 18 et on introduit ensuite cet ensemble dans la 1 o bague non métallique en plaçant la surface extérieure incurvée en contact avec la surface intérieure de la bague selon un ajus- tement par friction Le resserrement de l'emboîtement est d'en- viron 0,075 à 0,125 mm Ensuite on solidarise l'élément d'étanchéi té 18 au second tube 14 par fusion le long d'uneligne de soudage 47 et en même temps la garniture 43 est fixée à l'élément d'étan- chéité par fusion le long de la ligne de soudage 46. Après cela, on amène l'élément d'arrêt tubulaire extérieur 49 en superposition sur le segment sphérique 25 du premier tube 12, comme on le voit sur la figure 1, et on solidarise cet élé- ment d'arrêt au second tube par fusion le long de la ligne de soudage 53, A ce stade de l'assemblage, le dispositif de guidage 20 est formé et comprendun ensemble de guidage et un ensemble sui- veur L'ensemble de guidage est constitué par le premier élément annulaire arqué ou le segment sphérique 51 de l'organe extérieur d'arrêt 49 et par le second élément annulaire arqué ou le segment sphérique 33 du second tube, qui sont ainsi espacés de manière à délimiter entre eux une cavité arquée Les surfaces des premier et second éléments annulaires arqués en forme de segments sphé- riques ont leur centre de courbure situé au point d'intersection des axes 55 de symétrie du premier tube et 56 du second tube, lorsque ces tubes sont décalés angulairement d'un angle a, comme représenté sur la figure 2 Ce centre est désigné par 57 sur les figures I et 2. L'ensemble suiveur comprend un organe suiveur arqué qui est constitué par le segment sphérique 25 et par la bordure 26 formés sur le premier tube 12 et qui est mobile dans la cavité arquée formée entre les segments sphériques 33 et 51 Cet organe suiveur en forme de segment sphérique, présente le même centre 25050 1 5 de courbure 57. Sur la figure 1, le plan contenant l'interface d'étanchéi- té entre la surface extérieure incurvée de lapartie annulaire 40 et la surface intérieure de la bague non métallique porte la référence 58, ce contact s'établissant le long d'ur ligne circu- laire lorsque les deux tubes sont alignés comme représenté sur la figure 1 Le centre de ce cercle se confond également avec lecentre de courbure 57 des segments sphériques 25, 33 et 51. Pour compléter le montage du dispositif 10 conforme à la présenteinvention de façon à réaliser un système de tuyauteries viable, on peut avantageusement souder l'extrémité libre du se- cond tube 14 le long d'une ligne de soudage 60 à une conduite cylindrique 61 ayant un diamètre extérieur d'environ 56,2 mm. A l'autre extrémité du dispositif, labride 24 du premier tube 12 est raccordée à une bride semblable 62 avec interposition d'un joint 63, et mise en place d'un collier de serrage 64 autour des deux brides pour les relier rigidement l'une à l'autre Les détails de la structure de cette liaison sont décrits dans le brevet américain n* 3 797 836, auquel le lecteur est invité à se reporter La bride 62 se prolonge selon un élément tubulaire , lequel est relié rigidement, le long d'une ligne de soudage 66, à une autre conduite cylindrique 67 afin de former un sys- tème de circulation complet Ce système fonctionne sous une pres- sion d'environ 6,7 105 Pa à une température d'environ 3200 C dans les cas du joint qui vient d'être décrit Des joints flexibles conformes à la présente invention sont toutefois capables de fonctionner sous des pressions supérieures à 28 105 Pa et à des températures atteignant 540 C si l'on fait varier judicieusement les rayons, lesdiamètres et les épaisseurs et si l'on augmente la résistance mécanique et la résistance à la température des maté- riaux utilisés. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus est décrit ci- dessous. Sur la figure 1, les axes de symétrie 55 et 56 des deux tubes coïncident, et les tubes 12 et 14 sont alignés; l'élément d'étanchéité 18 est alors en contact avec la bague non métallique 16, tandis que le segment sphérique 25 formant l'organe suiveur est placé entre les segments sphériques 33 et 51. Dans cette situation, les deux tubes 12, 14 peuvent tour- ner l'un par rapport à l'autre autour de leur axe de symétrie commun, mais ne peuvent pas être déplacés axialement De plus, on peut désaligner angulairement les deux tubes 12, 14, comme représenté sur la figure 2, ce désalignement produisant un angle "a" entre les axes de symétrie 55 et 56 Le désalignement angu- laire maximal peut, avantageusement, être d'environ 5 ; toute- fois, l'amplitude de ce mouvement angulaire peut être augmentée suivant le besoin à condition d'accroître le diamètre du dispo- sitif Ce désalignement peut être dû à divers facteurs parmi les- quels la dilatation et le retrait thermiques, les tolérances d'usi- nage et les flexions mécaniques s'exerçant sur les tubes. Comme on le voit sur la figure 2, les axes 55 et 56 se coupent au centre de courbure 57 A cause des segments sphériques , 33 et 51, le plan contenant la ligne de contact entre l'in- terface d'étanchéité de la partie annulaire 40 de l'élément d'étanchéité 18 et la surface intérieure de la bague non métalli- que 16, contient aussi le centre 57 Ainsi, les deux tubes 12 et 14 peuvent se déplacer angulairement l'un par rapport à-l'autre le long d'une trajectoire sphérique ayant pour centre le point 57. Sur la figure 1, la ligne de contact entre la surface extérieure de la partie annulaire 40 et la bague non métallique 16 est cir- culaire quand les deux tubes sont alignés et du fait que la sur- face extérieure de l'élément d'étanchéité est sphérique, elle est également circulaire, comme le montre la figure 2, quand les tu- bes 12, 14 sont hors d'alignement, son centre restant au point 57. En plus de ce guidage du mouvement angulaire d'un tube par rapport à l'autre, le dispositif 20 formé desegments sphériques établit aussi une limite à ce mouvement angulaire quand la bor- dure radiale extérieure 26 du segment 25 rencontre la bordure radiale intérieure 52 du segment 5 l, comme représenté sur la fi- gure 2 Avantageusement, la surface extérieure de labordure 26 s'applique à glissement contre la surface intérieure du segment 51 et, demême, la surface intérieure de la bordure 52 s'applique à glissement contre la surface extérieure du segment 25 De plus, la surface intérieure du segment 25 est en contact à glissement avec la surface extérieure du segment 33. Du fait que la bague non métallique 16 est formée d'une matière, telle que le carbone-graphite, ayant un faible coeffi- cient de friction, les surfaces ne risquent pas de s'érailler ou de se détériorer d'une autre manière, et ainsi l'intégrité de l'étanchéité entre ces éléments est conservée. La figure 5 représente une variante de réalisation de la présente invention dans laquelle le premier tube est légèrement modifié et o un type différent d'organes suiveurs est utilisé dans le dispositif de guidage De plus, l'élément d'étanchéité est modifié de façon à supprimer la partie tronconique 38 et la partie sensiblement cylindrique 39 du mode de réalisation de la figure 4. Ainsi, l'élément d'étanchéité 18 ' comprendune partie cy- lindrique 37 ' relié inamoviblement au second tube-14 ' et une: partie annulaire arquée 40 ' en contact avec la bague non métallique 16. Sur la surface intérieure du second tube 14 ', est formée une bordure annulaire 70 qui s'étend radialement vers l'intérieur en contact avec les extrémités distales de l'élément d'étanchéité 18 ' et de la garniture 43. Le premier tube 12 ' ne comporte pas la bride 24 que l'on voit sur la figure I et il est soudé le long d'uneligne de sou- dage 71 à un adapteur tubulaire 72, représenté sur le côté gau- che de la figure 5, qui, de son côté est soudé le long d'un ligne * à une conduite 89 Au lieu de comporter une bague d'arrêt amo- vible, telle la bague 29 représentée sur les figures I à 4, le premier tube 12 ' comporte un élément annulaire venu de matière se présentant sous la forme d'une bordure 73 dirigée radialement vers l'intérieur, qui vient en contact et bute contre un bord de la bague non métallique 16 Le tube 14 ' est soudé le long d'une ligne 80 à la conduite 81. A la place d'un organe suiveur sous la forme du segment sphérique 25 de la figure 1, la surface extérieure du premier tube 12 ' présente un renfoncement annulaire 74 à son extrémité distale de droite pour recevoir un troisième tube 75 qui est soli- darisé par une ligne de soudage 76 et qui joue le rôle d'un organe suiveur Ce troisième tube 75 comporte une bordure annulaire 77 s'étendant radialement vers l'extérieur et présentant une surface extérieure incurvée en contact avec le segment sphérique 51 d'un élément d'arrêt extérieur 49, ainsi qu'une bordure annulaire 78 s'étendant radialement vers l'intérieur Une seconde bague non métallique 79 est logée inamoviblement à l'intérieur du troisième tube 75 par unenmanchement à retrait tel que celui effectué entre la bague 16 et le premier tube 12 déc-rit ci-dessus, la bague 79 étant aussi interposée entre la bordure 78 et l'extrémité distale du premier tube 12 ', en dessous du renfoncement 74. Pour assembler le dispositif représenté sur la figure 5, après que la seconde bague non métallique 79 a été emmanchée à retrait dans le troisième tube 75, on solidarise ce troisième tube au premier tube 12 ' par la ligne de soudage 76 Après cela, on applique le segment sphérique 33 du second tube 14 ' contre la surface intérieure de la seconde bague non métallique 79 Cette 1 o surface intérieure a la forme d'un segment sphérique et cor- respond à la surface sphérique extérieure du segment sphérique 33 On procède ensuite aux étapes restantes, qui sont les mêmes que celles décrites ci-dessus, pour compléter l'assemblage du dispositif représenté sur la figure 5. En fonctionnement, le désalignement angulaire du disposi- tif représenté sur la figure 5 est semblable à celui représenté et décrit en regard de la figure 2, la bague non métallique 79 glissant le long de la surface extérieure du segment sphérique 33, tandis que la surface extérieure de la bordure 77 glisse sur la surface intérieure du segment sphérique 51 Le contact entre les bordures 77 et 52 limite l'amplitude-du mouvement angulaire de désalignement entre les deux tubes, - La figure 6 représente une autre variante de réalisation de la présente invention, qui permet également un désalignement angulaire limité entre le premier tube 12 " et le second tube 14 mais qui, de plus, comporte des moyens d'arrêt limitant leur mouvement de rotation angulaire autour de leur axe de symétrie commun. Le premier tube 12 " comporte une bride 24, semblable à celle représentée sur la figure 1, et possède aussi un troisième tube 83 relié inamoviblement au premier par une ligne de soudage 84 située entre le troisième tube et le premier Ce troisième tube est reçu dans un renfoncement annulaire 85 prévu à l'extrémité distale du premier tube, au-dessus d'un bordure annulaire 73 ' venus de matière avec ce dernier et qui bute contre un bord de la bague non métallique 16 emmanchée à retrait dans le tube 12 " Le premier tube comporte également un certain nombre de doigts parallélépipèdiques 86 s'étendant radialement vers l'extérieur, qui font partie des moyens d'arrêt limitant le mouvement de rotation relatif des deux tubes. Une seconde bague non métallique 79 ' est emmanchée à retrait à l'intérieur du troisième tube 83 et est reçue entre un bord distal du premier tube 12 " et une bordure 78 ' s'étendant ra- dialement vers l'intérieur sur le bord distal du troisième tube. Une surface 87, ayant la forme d'un segment sphérique, est formée sur un coin extérieur de la bordure 78 ' du troisième tube et s'applique à glissement contre la surface intérieure d'un segment sphérique 51 ' de l'organe d'arrêt extérieur 49 ' Le segment sphé- rique 33 du second tube 14 s'applique à glissement contre la sur- face intérieure pratiquement sphérique de la seconde bague non métallique 79 '. L'autre partie des moyens d'arrêt est constituée par une bordure 52 ' faisant partie intégrante du segment sphérique 51 ' de l'organe d'arrêt extérieure 49 ', cettebordure 52 ' présentant un certain nombre de fentes pratiquement rectangulaires 88 dont la largeur est légèrement supérieure à celle des doigts 86 du premier tube 12 " Cette bordure 52 ' s'étend radialement vers l'intérieur et vers le premier tube. Le dispositif représenté sur la figure 6 est assemblé sensiblement dela même manière que celui de la figure 5, sauf qu'avant de placer l'organe d'arrêt extérieur 49 ' au-dessus du troisième tube, on l'oriente angulairement par rapport au premier tube de façon que les fentes 88 soient alignées avec les doigts 86 et reçoivent ceux-ci. En fonctionnement, le mouvement de rotation entre les premier et second tubes est arrêté ou limité par la rencontre des doigts avec les tranches des fentes Etant donné, qu'il y a un certain intervalle entre ceux-ci, les tubes peuvent subir en fait un mouvement de rotation limité Au besoin, ce léger mouvement pourrait être supprimé en changeant la forme des doigts 86 qui sont parallélépipèdiques, en une forme cylindrique et en réduisant l'intervalle entre les doigts et les tranches des fentes, mais ceci entraînerait desfrais d'usinage supplémentaires. Pour restreindre ou limiter le désalignement angulaire des tubes représentés sur la figure 6, le troisième tube 83, qui joue le rôle d'organe suiveur, vienten contact avec la surface intérieure de la bordure annulaire 52 ' reliée à l'organe extérieur d'arrêt 49 ' Comme dans le cas de la figure 5, le troisième tube 83 ' peut se déplacer dans une cavité annulaire formée entre le segment sphérique 51 ' de l'organe d'arrêt 49 ' et le segment sphérique 33 du premier tube 14. Les modes de réalisation représentés sur les figures 5 et 6 peuvent avantageusement être traversés par des fluides cir- culant sous des pressions d'environ 13 105 Pa à des températures d'environ 5650 C, bien que les joints flexibles selon l'inven- tion puissent fonctionner à des pressions dépassant 28 105 Pa et à des températures supérieures à 600 C avec une variation des rayons, des diamètres et des épaisseurs et une augmentation des résistances mécanique et thermique des matériaux. De plus, les organes d'arrêt extérieurs 49 et 49 ' des figures 5 et 6 peuvent être fabriqués en "Inconel 625 ". En ce qui concerne Icontact d'emmanchement à retrait de la bague non métallique et du premier tube dans les modes de réalisation des figures 1 à 6, le degré de retrait nécessaire est essentiellement déterminé par l'équation suivante:I (q T- tube à 320 C, le minimum de retrait est fixé à 0,2 mm Les tolé- rances concernant le diamètre intérieur du tube et le diamètre extérieur de la bague sont de 0,025 mm chacune, ce qui conduit à une gamme de retrait de 0,2 à 0,25 mm à la température ambiante. En utilisant la combinaison d'une bague non métallique, formée par exemple de carbone et de graphite, et d'un élément d'étanchéité métallique, formé par exemple d'un alliage à base de nickel, la friction entre les oièces mobiles du dispositif est réduite et la résistance à l'usure est augmentée Etant donné que la friction est réduite, le moment nécessaire pour déplacer angulairement le joint flexible est diminué, de sorte que ce dernier fonctionne plus facilement et plus efficacement La durée de vie d'un joint individuel est aussi augmentée dans une mesure importante, comparativement à celle d'un joint métal sur métal et à l'accouplement représenté, par exemple, danslle brevet américain no 4 071 269 En se basant sur des essais, on estime que la durée de vie utile d'un joint conforme à la présente invention est environ 20 fois celle de celui du brevet américain N O 4 071 269. Cette durée de vie utile est donnée par le temps nécessaire pour que le joint soit détérioré au point que les fuites du fluide qui le traverse soient devenues intolérables Il semble que l'une des raisons en soit quela partie annulaire de l'élément d'étan- chéité métallique se couvre d'unecouche de graphite provenant de la bague après quelques heures de fonctionnement aux températures de service, De plus, le fait d'utiliser cette combinaison d'unebague non métallique et d'un élément d'étanchéité métallique élastique a pour effet que le dispositif devient auto-réglable Autrement dit, quand la bague non métallique s'estusée pendant le fonc- tionnement, l'élément d'étanchéité élastique (qui est emmanché avec la bague) se dilate pour résorber l'usure et refermer l'in- tervalle qui, autrement, se serait formé De plus, le transfert de la matière carbone-graphite de la bague à l'élément d'étanchéité diminue la réduction de la pression d'emmanchement. Les modeú de réalisation de l'invention représentés sur les dessins sont destinés à être utilisés avec des conduites ayant des diamètres extérieurs de l'ordre de 57 mm à 63,5 mm, bien que l'invention puisse être utilisée sur des tuyauteries ayant des diamètres extérieurs allant de 25 mm à 150 mm. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus sans sortir pour autant du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1 Dispositif ( 10) pour réaliser un raccordement étanche auxfluides entre un premier tube ( 12; 12 '; 12 ")et un second tube ( 14; 14 ') dans lesquels circule un fluide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: une bague non métallique ( 16) logée inamoviblement dans le premier tube ( 12; 12 '; 12 ") par un emmanchement à retrait entre la surface extérieure ( 34) de ladite bague et la surface intérieure ( 23) du premier tube; et un élément d'étanchéité annulaire, élastique et métallique ( 18) solidarisé au second tube ( 14; 14 ') et s'étendant à l'exté- rieur de celui-ci, cet élément d'étanchéité ( 18) comportant une partie annulaire ( 40; 40 ') ayant une surface extérieure incurvée ( 41) dont le diamètre libre maximal (D) est plus grand que le diamètre intérieur (C') de la surface intérieure ( 35) de ladite bague non métallique ( 16) et qui est en contact, par un ajustement à friction, avec la surface intérieure ( 35) de cette dernière, le coefficient de friction entre la matière de ladite bague non métallique ( 16) et celle dudit élément d'étanchéité métallique ( 18) étant inférieur au coefficient de friction entre la matière dudit élément d'étanchéité métallique et celle du premier tube ( 12; 12 ' 12 "), 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bague non métallique ( 16) est form 6 e d'un composé de carbone et de graphite. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'arrêt ( 86,88), reliés au premier et au second tubes, pour limiter l'amplitude du mouvement de rotation relatif entre ces deux tubes. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens ( 26,52), couplés au premier et au second tubes, pour limiter le mouvement angulaire relatif entre lesdits tubes. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de guidage, reliés au premier et au second tubes, pour maintenir le point d'intersection ( 57) des axes de symétrie ( 55, 56) de ce premier et de ce second tubes pen- dant leur désalignement angulaire, pratiquement dans le plan con- tenant la ligne de contact dudit élément d'étanchéité annulaire ( 18) avec la surface intérieure ( 35) de ladite bague non métallique ( 16), 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent des moyens ( 26,52) pour limiter l'amplitude du désalignement annulaire entre le premier et le second tubes. 7 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d guidage comprennent un ensemble de guidage ( 20) comportant un premier élément annulaire arqué ( 51; 51 ')et un géecond élément annulaire arqué ( 33) espacés l'un de l'autre de façon à délimiter entre eux une cavité annulaire arquée, ces premier et second éléments annulaires arqués étant reliés au second tube ( 14, 14 '), et un ensemble suiveur relié au premier tube ( 12; 12 '; 12 ") et comportant un organe suiveur ( 25; 75 83) mobile dans ladite cavité. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe suiveur est arqué. 9 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit organe suiveur comprend un troisième tube ( 75; 83) dans lequel est logée inamoviblement une seconde bague non métal- lique ( 79; 79 ') par un emmanchement à retrait effectué entre la surface extérieure de la seconde bague métallique et la sur- face intérieure du troisième tube. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la seconde bague non métallique ( 75; 83) est composée de carbone et de graphite. Il Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent des moyens pour li- miter l'amplitude du désalignement angulaire entre le premier ( 12; 12 ') et le second tubes ( 14, 14 '), ces moyens de limitation comprenant une bordure ( 26; 77) s'étendant radialement vers l'extérieur, solidaire dudit organe suiveur ( 25; 75), et une bordure ( 52) s'étendant radialement vers l'intérieur, solidaire du premier élément annulaire arqué ( 51), lesdites bordures ( 26, 52) s'appliquant l'une contre l'autre après un désaligne- ment angulaire prédéterminé entre le premier et le second tubes. 12 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de guidage comprennent des moyens pour limiter l'amplitude du désalignement angulaire entre le premier ( 12 ") et le second tubes ( 14), lesdits moyens de limita- tion comprenant une bordure ( 52 ') solidaire du premier élément annulaire arqué ( 51 ') et s'étendant radialement vers l'intérieur et vers le premier tube ( 12 "), ledit organe suiveur ( 83) s'appli- quant contre ladite bordure ( 52 ') après un désalignement angulaire prédéterminé entre lepremier et le second tubes. 13 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'arrêt comprennent un certain nombre de doigts ( 86) s'étendant radialement vers l'extérieur et reliés à la sur- face extérieure du premier tube ( 12 ") et un organe extérieur d'arrêt ( 49 ') solidaire du second tube ( 14) et présentant un certain nombre de fentes ( 88) pour recevoir les doigts ( 86). 14 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également une garniture tubulaire ( 43) fixée inamoviblement à l'intérieur dudit élément d'étanchéité ( 18) et qui s'étend à l'intérieur de la partie annulaire ( 40; 40 ') de ce dernier, Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un organe annulaire ( 29; 73; 73 ') relié au premier tube (i 2; 12 '; 12 ") et s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de lasurface intérieure ( 23) de celui-ci, la bague non métallique ( 16) ayant un bord en contact avec cet organe annulaire. 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit organe annulaire ( 73; 73 ') fait partie intégrante du premier tube ( 12 '; 12 "). 17 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le premier tube ( 12) présenteune gorge annulaire ( 28) formée dans sa surface intérieure ( 23), et en ce que ledit organe annulaire est une bague ( 29) logée dansla rainure annulaire ( 28). 18 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'emmanchement à retrait effectué entre la bague non métallique ( 16) et le premier tube ( 12; 12 '; 12 ") est déterminé par l'équa- tion suivante: I = (i T-" R) A (T 2-TI) + 0,925 mm, dans laquelle dans la plage des températures de fonctionnement,O ficient de dilatation thermique de ladite bague non métallique ( 16) dans la plage des températures de fonctionnement, A est le diamètre de l'interface de ladite bague et du premier tube, T 2 est la température maximale du dispositif en service et TI est la température initiale de ce dernier. 19 Dispositif pour réaliser un raccordement étanche aux fluides entre un premier et un second tubes dans lesquels circu- le un fluide à haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une bague non métallique ( 16) logée inamoviblement dans le premier tube ( 12; 12 '; 12 ") par un emmanchement à re- trait entre la surface extérieure ( 34) de ladite bague et la sur- face intérieure ( 23) du premier tube; et, un élément d'étanchéi- té annulaire, élastique et métallique ( 18; 18 ') solidarisé au second tube ( 14; 14 ') et s'étendant à l'extérieur de celui-ci, cet élément d'étanchéité ayant une partie annulaire ( 40; 40 ') présentant une surface extérieure incurvée ( 41) dont le diamètre libre maximal (B) est plus grand quele diamètre intérieur (C') de la surface intérieure ( 35) de la bague non métallique ( 16) et qui s'applique par un emmanchement à friction contre lasurface intérieure ( 35) de la bague non métallique, le coefficient de friction entre la matière constitutive de cette dernière et celle dudit élément d'étanchéité métallique étant d'environ 0,22. , Procédé pour assembler un dispositif de raccordement étanche aux fluides selon l'une quelconque des revendications I à 19 entre un premier et un second tubes métalliques dans les- quels circule un fluide à haute pression, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer le premier tube ( 12; 12 ', 12 ") de façon à augmenter les dimensions de sa surface intérieure ( 23) par dila- tation thermique; à introduire une bague en carbone-graphite ( 16), qui est à la température ambiante, dans le premier tube avec un certain intervalle entre la surface intérieure ( 23) du premier tube chauf- fé et la surface extérieure ( 34) de labague; à laisser le premier tube refroidir en permettant ainsi aux dimensions de sa surface intérieure ( 23) de décroître pour produire un contact d'emmanchement par retrait avec la surface extérieure ( 34) de la bague en carbone-graphite ( 16); à introduire la surface extérieure incurvée ( 1) d'un élé- ment d'étanchéité annulaire, élastique et métallique ( 18, 18 ') dans la surface intérieure ( 35) de la bague en carbone-graphite