Brevet FR2499668A1 — publié le 19820813

"Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux" La présente invention concerne les dispositifs destinés à l'accouplement de tuyaux. La meilleure technique de l'art antérieur connue de la demanderesse est la technique habituelle consistant à accoupler un tuyau à un autre par l'utilisation de bri- des associées. On place normalement un joint entre les brides de façon à réaliser une structure assurant l'étan- chéité pour un fluide sous pression. On boulonne les bri- des ensemble à l'aide de trous associés, de la manière habituelle. L'inconvénient du dispositif d'accouplement de l'art antérieur consiste en ce que les forces créées par des changements externes des positions des tuyaux entraî- nent l'application d'efforts excessifs aux brides, aux boulons qui accouplent les brides et aux appareils qui sont fixés aux tuyaux accouplés par les brides, comme par exemple une série de pompes à boue. L'invention décrit un procédé pour accoupler un tuyau à un autre d'une manière telle que le tuyau puisse ac- oeuter un déplaoement de rotaticn ou un déplacement vertical ou horizm- tal de l'axe du tuyau accouplé,tout en transmettant des efforts réduits à la bride de tuyau précédente et à l'équipement qui lui est fixé. On parvient à ceci au moyen d'une sec- tion de tuyau qui est accouplée de façon étanche à la bri- de,mais qui est néanmoins libre de tourner autour de son axe. Au lieu que l'accouplement de la section de tuyau se fasse au niveau de son contact avec la bride, il se fait à une certaine distance de la bride, au moyen de boulons longs. Les boulons permettent à la section de tuyau de se déplacer verticalement ou horizontalement, ainsi qu'en rotation. En outre, les boulons réduisent les efforts dans une certaine mesure lorsque l'accouplement est soumis à une traction. Un aspect de l'invention porte sur un dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux, destiné à fixer un tuyau à des moyens de fixation, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) une section de tuyau comportant des première et seconde extrémités; (b) une couronne d'alignement compor- tant un ensemble d'ouvertures espacées qui traversent cette couronne en alignement axial avec un ensemble d'ou- vertures correspondantes traversant les moyens de fixation, afin de fixer la couronne d'alignement aux moyens de fixa- tion, le diamètre intérieur de la couronne d'alignement étant choisi de façon que cette couronne puisse recevoir à l'intérieur la première extrémité de la section de tuyau; (c) un joint déformable monté entre une partie des moyens de fixation et la couronne d'alignement de manière à venir en contact-étanche avec la première extrémité de la section de tuyau; et (d) une structure de retenue fixée entre un emplacement sur la section de tuyau distant de la première extrémité et les ouvertures des moyens de fixation, afin de positionner la première extrémité de la section de tuyau en alignement axial avec la couronne d'alignement, et à l'intérieur de cette couronne, et de l'appliquer contre le joint, cette structure de retenue permettant un mouve- ment vertical et horizontal et un mouvement de rotation axial de la section de tuyau, sans entraîner une fuite de la section de tuyau entre la première extrémité et les. moyens de fixation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation partielle en perspective et en coupe d'un dispositif d'accouplement flexible La figure 2 est une vue de dessus du dispositif d'accouplement flexible installé sur une série de pompes à boue; La figure 3 est une vue d'extrémité d'une version modifiée d'une structure de retenue; La figure 4 est une représentation en coupe d'un autre mode de réalisation de la structure de retenue repré- sentée sur la figure 1; et La figure 5 est une vue d'extrémité montrant une version modifiée de la structure de retenue représentée sur la figure 1. En considérant maintenant l'ensemble des figures, mais plus particulièrement la figure 1, on voit un disposi- tif d'accouplement flexible pour tuyaux qui comprend essen- tiellement une section de tuyau 10 qui comporte une pre- mière extrémité 11 et une seconde extrémité 12. L'axe de cette section de tuyau est représenté par la ligne 13. La section de tuyau 10 est conçue de façon à s'adapter à n'importe quel tuyau habituel muni d'une bride associée ou de moyens de fixation appropriés. Le dispositif de l'in- vention est représenté accouplé à l'entrée d'une pompe à boue qui comprend de façon générale une tubulure 14 munie d'une bride 15 à son extrémité. L'entrée de la pompe à boue comprend également une chemise d'usure 16. La chemise d'usure 16 n'est généralement utilisée que dans les systè- mes dans lesquels l'usure est un facteur important, et elle doit être remplacée périodiquement pour éviter l'éro- sion de la tubulure principale 14. Une telle chemise d'usu- re n'est pas nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention et elle est représentée ici uniquement pour montrer une autre application du dispositif d'accouplement flexible à bride. On utilise habituellement une cale 17 afin de rédui- re les efforts induits entre la chemise d'usure 16 et la tubulure 14. L'invention consiste fondamentalement en des moyens permettant d'établir un accouplement flexible avec la bride 15. On parvient à ceci en fixant une bride ou une couronne d'alignement 18 à la bride 15 au moyen de boulons 19 et d'écrous 20 et 21. Il est évident qu'il existe plusieurs boulons 19 répartis autour de la bride et de la couronne d'alignement 18, afin de fixer ferme- ment la couronne d'alignement 18 à la bride 15. Un joint désigné de façon générale par une flèche 22 est placé entre la couronne d'alignement 18 et la chemise 16. Le joint 22 est formé de deux parties: un cercle d'acier 23 et une par- tie flexible 24. La partie flexible 24 peut être constituée par n'importe quelle matière plastique synthétique ou n'im- porte quel caoutchouc, en fonction des pressions et des matiè- res transportées dans le tuyau. La partie flexible 24 est normalement fixée au cercle de métal 23. La couronne d'alignement 18 comporte également un léger chanfrein 25 qui est utilisé pour faciliter l'in- troduction de l'extrémité Il dans la couronne d'alignement. La section de tuyau 10 comporte un élément de retenue situé à une position distante de l'extrémité 11. L'élément de retenue comprend de façon générale une partie en saillie telle qu'un collet 26 formé dans la paroi extérieure et entourant complètement la section de tuyau 10. Le collet 26 s'étend de façon générale dans un plan normal à l'axe 13 de la section de tuyau 10. Une couronne de retenue 27 a un diamètre intérieur 28 qui est supérieur au diamètre exté- rieur de la section de tuyau 10 et qui est inférieur à la hauteur maximale du collet 26, ce qui fait que la couronne de retenue 27 vient en contact avec le collet 26 et ne se déplace pas vers l'extrémité 11 lorsqu'une force est appli- quée à la section de tuyau 10'ou lorsqu'une pression est appliquée par l'intermédiaire des moyens de-fixation qu'on décrira. La couronne de retenue 27 est accouplée à la bride au moyen de prolongements 19a des boulons 19 et elle est en outre retenue par des écrous 29 et 30. La partie d'extré- mité 12 est représentée avec un chanfrein de soudage et elle est généralement fixée à un tuyau suivant par des moyens habituels, par exemple par soudage. Il est évident qu'on peut utiliser d'autres moyens pour fixer la section de tu- yau 10, comme par exemple une bride. Une gorge désignée par la flèche 31 comporte un bord 32 dont on décrira l'utilisation au cours de l'examen du fonctionnement. Le dispositif d'accouplement flexible à bride fonc- tionne de la manière suivante: On introduit le joint 22 dans un espace ménagé à l'extrémité de la chemise 16. On place ensuite la bride ou la couronne d'alignement 18 sur une partie du joint 22 et on introduit les boulons 19 dans les ouvertures respectives 33 et 34 de la couronne d'alignement 18 et de la bride 15, avec les écrous 20 et 29 vissés mais non serrés sur les bou- ions. Après avoir introduit les boulons 19 dans les trous 33 et 34, on serre les écrous 20 et 21 jusqu'à ce que la couronne 18 soit fixée fermement à la bride 15. On intro- duit les boulons 19 dans tous les trous formés autour de la couronne 18 et de la bride 15. Si le tuyau suivant est déjà fixé à la section de tuyau 10, on a dû placer préala- blement la couronne de retenue 27 autour du tuyau. Si le tuyau doit être fixé ultérieurement, on doit faire glisser la section de tuyau 10 dans la couronne d'alignement 18. Le chanfrein 25 facilite l'introduction de l'extrémité 11 dans la couronne d'alignement 18. Il est évident que le diamètre extérieur de la section de tuyau 10 doit être très voisin du diamètre intérieur de la couronne d'aligne- ment 18. Une fois qu'on a introduit le tuyau 10 dans la couronne d'alignement 18, on pousse la couronne de retenue 17 sur les prolongements 19a des boulons 19 et on serre uniformément les écrous 30 autour de la couronne 27. On serre ensuite avec précaution les écrous 30 jusqu'à ce que le bord 32 de la gorge 31 soit aligné avec le bord 35 de la couronne d'alignement 18. Ceci détermine la valeur cor- recte de compression de la partie de joint 24. La figure 2 montre les avantages du dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux. Des pompes 40 et 41 sont normalement fixées sur des fondations respectives 42 et 43. Les moteurs et les engrenages ne sont pas représen- tés, pour simplifier la description, et ils ne font pas partie de l'invention. Les entrées des pompes 40 et 41 sont accouplées à des tuyaux respectifs 45 et 46, et le tuyau 46 est accouplé au moyen d'un dispositif d'accouple- ment flexible à bride qui est désigné de façon générale par une flèche 47. Dans l'installation réelle d'un système tel que celui représenté sur la figure 2, lorsqu'une pompe telle que la pompe 40 ou 41 est mise en pression, un effet de membrane se produit sur le carter de la pompe. Les côtés de la pompe se déplacent ainsi vers l'extérieur dans la direction des flèches 48 et 49. Ce mouvement vers l'exté- rieur de la pompe 41 entraîne une rotation horizontale de l'axe 13 du dispositif d'accouplement pour tuyaux 47. Un déca- lage en hauteur ou un changement de hauteur de la fondation 43, par exemple, entraîne une rotation verticale de l'axe 13 autour de la bride 15. Si les fondations se déplacent dans la direction des flèches 50, il apparaît une compres- sion le long de l'axe 13 au niveau du dispositif d'accou- plement 47, et si les fondations se déplacent dans la di- rection des flèches 51, ceci entraîne un allongement de la section de tuyau 46.Cet allongement provoque des efforts in-portants s'exerçant sur la bride 15, la couronne d'aligne- ment 18 et les boulons 19, ainsi que sur les boulons de montage et de fixation de la pompe elle-même. Cependant, les efforts peuvent être notablement réduits et absorbés par les prolongements 19a des boulons 19. Ainsi,la longueur des boulons assure une égalisation des efforts qui sont appliqués à l'accouplement. Les sections accouplées absor- bent aisément les forces de rotation. Il n'y a aucun con-_ tact rigide entre l'extrémité ilet la couronne d'alignement 18 ainsi que les prolongements longs l9a-des boulons 19. Les efforts horizontaux et verticaux sont absorbés de la même manière. Ainsi, l'absence de fixation rigide de l'extrémi- té 11 sur la couronne d'alignement 18 permet un mouvement horizontal et vertical ainsi qu'un mouvement de rotation. L'accouplement ci-dessus, avec les boulons allongés, peut se déplacer librement dans presque n'importe quelle direction, sans transmettre d'efforts notables à la bride précédente et à son équipement. L'élément de retenue peut avoir une configuration choisie parmi plusieurs. La figure 1 représente le mode de réalisation préféré, mais des bossages peuvent être fixés de la manière représentée sur les figures 3 ou 4, et donner néanmoins le même résultat. Des prolongements radiaux 55 formant des bossages fixés à la section de tube 10 peuvent par exemple s'étendre à des emplacements auxquels des trous de montage 56 sont percés dans ces prolongements de façon que les prolongements de boulons 19a puissent être intro- duits dans les trous. La version modifiée fonctionne d'une manière similaire à la combinaison du collet 26 et de la couronne de retenue 27 qui est représentée sur la figure 1. Sur la figure 4, la section de tuyau 10 comporte des équerres 57 qui lui sont fixées par n'importe quel procédé habituel, comme par exemple par soudage. Si les équerres sont courtes, on peut utiliser une couronne de retenue 27, et des trous 56 peuvent être percés dans les équerres, de façon à fonctionner de la même manière que le dispositif représenté sur la figure 3. Sur la figure 5, la section de tuyau 10 comporte des prolongements 58 forgés ou venus de fonderie, et on utilise un élément de retenue 27 de la manière décrite en relation avec la figure 1. On vient de montrer plusieurs versions modifiées. L'invention comprend fondamentalement une section de tuyau ne comportant pas de fixation rigide à la bride, afin que cette section de tuyau soit libre de tourner ou de se dé- placer horizontalement ou verticalement, de la manière nécessaire pour absorber les efforts qui sont appliqués au tuyau fixé à la section de tuyau. L'invention utilise en outre des moyens flexibles pour fixer la section de tuyau à la bride, afin que la section de tuyau maintienne égale- ment un joint étanche tout en pouvant se déplacer libre- ment selon n'importe quel axe pour absorber une variation. On a représenté diverses versions modifiées de l'élément de retenue. Il va de soi que de nombreuses autres modifica- tions peuvent être apportées au dispositif décrit et repré- senté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux, destiné à fixer un tuyau à des moyens de fixation (15), ca- ractérisé en ce qu'il comprend: (a) une section de tuyau (10) comportant une première extrémité (11) et une seconde extrémité (12); (b) une couronne d'alignement (18) compor- tant un ensemble d'ouvertures espacées (33) alignées axia- lement avec un ensemble d'ouvertures-correspondantes (34) dans les moyens de fixation (15), dans le but de fixer la couronne d'alignement aux moyens de fixation, la périphérie intérieure de la couronne d'alignement ayant un diamètre choisi de façon qu'elle puisse recevoir la première extré- mité (11) de la section de tuyau; (c) un joint déformable (22) monté entre une partie des moyens de fixation et la couronne d'alignement, de manière à établir un contact étanche avec la première extrémité de la section de tuyau; et (d) une structure de retenue (19, 26, 27) fixée entre un emplacement sur la section de tuyau distant de la pre- mière extrémité (11) et les ouvertures (34) des moyens de fixation, afin de positionner la première extrémité de la section de tube en alignement axial avec la couronne d'ali- gnement et à l'intérieur de cette couronne, et d'appliquer la première section de tube contre le joint, cette struc- ture de retenue permettant un mouvement vertical et hori- zontal et un mouvement de rotation axial de la section de tuyau, sans entraîner une fuite de la section de tuyau entre la première extrémité et les moyens de fixation. 2. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de retenue comprend un collet (26) formé sur la paroi exté- rieure de la section de tuyau, à une-certaine distance de la première extrémité (11) et dans un plan normal à l'axe de la section de tuyau; une couronne de retenue (27) qui peut venir en contact avec le collet, cette couronne de retenue étant traversée par un ensemble d'ouvertures alignées axia- lement avec lesouvertures (34) des moyens de fixation; et des moyens de boulonnage (19, 19a, 20, 21, 29, 30) destinés à accoupler chacune des ouvertures alignées axialement. 3. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure de retenue comprend un ensemble de bossages ra- diaux (55) s'étendant à partir de la périphérie extérieure de la section de tube, et des moyens qui viennent en contact avec ces bossages et sont accouplés aux ouvertures des moyens de fixation pour fixer la section de tuyau. 4. Dispositif d'accouplement flexible pour tu- yaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de contact comprennent une ouverture (56) dans les bossages (55), en alignement axial avec l'ouverture dans les moyens de fixation, et des moyens de boulonnage qui traversent cette ouverture pour fixer la section de tuyau. 5. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de contact comprennent une couronne de retenue (27) ayant un diamètre intérieur tel que cette couronne passe autour de la périphérie extérieure de la section de tuyau (10) et vienne en contact avec les bossages, cette couronne étant traversée par un ensemble d'ouvertures alignées axia- lement avec les ouvertures des moyens de fixation; et des moyens de boulonnage qui traversent les ouvertures alignées axialement pour fixer la section de tuyau aux moyens de fixation. 6. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, carac- térisé en ce que les bossages radiaux sont constitués par des pièces en forme de "L" (57) fixés à la paroi extérieure de la section de tuyau (10). 7. Dispositif d'accouplement flexible pour tuyaux selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, carac- térisé en ce que les bossages radiaux comprennent des seg- ments (58) fixés à la surface extérieure de la section de tuyau (10). 8. Dispositif d'accouplement flexible destiné à fixer un tuyau à une bride, caractérisé en ce qu'il com- prend une section de tuyau (10) dont une première extrémité (11) est associée à des moyens de fixation à bride (15), tandis que l'extrémité restante (12) comporte des moyens destinés à la fixation de la section de tuyau sur un tuyau, pour assurer la communication avec un raccord placé à la suite; une couronne d'alignement (18) traversée par des ouvertu- res (33) alignées axialement avec des ouvertures (34j de la bride, cette couronne d'alignement ayant un diamètre intérieur qui lui permet de recevoir la première extrémité (11) de la section de tuyau; un joint annulaire (22) monté entre une partie de la bride (15) et une partie de la couronne d'alignement (18) et la première extrémité de la section de tuyau; une structure de retenue (26, 27) espa- cée de la première extrémité de la section de tuyau, située dans un plan normal à l'axe de la section de tuyau et s'étendant radialement à partir de la périphérie extérieure de la section de tuyau, cette structure de retenue compor- tant un ensemble d'ouvertures alignées axialement avec les ouvertures qui traversent la bride et la couronne d'align.e- ment; et des moyens de fixation réglables (19, l9a) qui tra- versent les ouvertures alignées axialement qui sont formées dans la bride (15), la couronne d'alignement (18) et la structure de retenue et qui fixent rigidement la couronne à la bride et fixent de façon réglable la structure de rete- nue à la couronne d'alignement, gra.ce à quoi la section de tuyau est comprimée contre le joint (22) ce qui assure l'étanchéité de l'accouplement, et la fixation espacée de la structure de retenue permet des mouvements verticaux et horizontaux et des mouvements de rotation de l'axe de la sec- tion de tube. 9. Dispositif d'accouplement flexible selon la re- vendication 8, caractérisé en. ce que la structure de retenue comprend-un ensemble de bossages radiaux (55) s'étendant à partir de la périphérie extérieure de la section de tuyau et alignés avec les axes des ouvertures (34) de la bride. 10. Dispositif d'accouplement flexible selon la re- vendication 8, caractérisé en ce que la structure de retenue comprend un collet (26) qui s'étend à partir de la section de tuyau et une couronne (27) ayant un diamètre intérieur qui est supérieur au diamètre extérieur de la section de tuyau et inférieur au diamètre extérieur du collet. 11. Dispositif d'accouplement flexible selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure de retenue comprend un ensemble d'équerres (57) en forme de "L" qui sont fixées à la périphérie extérieure de la sec- tion de tuyau.