Brevet FR2523666A1 — publié le 19830923

Les vannes et autres équipements de technique pétrolière comprennent généralement un corps en fonte Le corps en fonte est muni d'un certain nombre de trous bor- gnes percés dans une face d'une bride pour permettre de raccorder l'équipement à bride à un pipeline ou à un autre appareil pouvant lui être accouplé L'assemblage est ainsi réalisé à,l'aide de goujons sans tête On perce des trous borgnes dans la face avant de la bride et on les taraude pour recevoir des goujons sans tête Chaque goujon sans tête est donc vissé dans le trou borgne taraudé Ensuite, on utilise l'autre extrémité du goujon qui présente une deuxième partie filetée pour fixer une deuxième bride à la première à l'aide d'un écrou correspondant et compléter ainsi l'assemblage de l'équipement. Deux problèmes se posent de temps à autre avec ce type de construction Le premier consiste en ce que le goujon sans tête composé typiquement d'une partie centrale non filetée et de deux extrémités filetées est difficile à saisir et a tendance à se desserrer et se dé- visser Il est difficile à saisir et par conséquent diffi- cile à visser dans le trou borgne avec le couple maximum admissible pour éviter le desserrage Cet inconvénient peut être éliminé dans une certaine mesure par l'utilisa- tion de rondelles élastiques fendues ou d'un adhésif déposé sur les filets Bien que ceci réduise considérable- ment le dévissage, le résultat est obtenu avec un accrois- sement de la main d'oeuvre lors de l'assemblage des équi- pements à brides. Un deuxième problème réside dans les fuites qui se produisent le long des filets du trou borgne tarau- dé Fréquemment, de fines-fissures rayonnent de l'intérieur de la pièce de fonderie jusqu'au fond du trou borgne file- té Quelquefois, suivant les caprices du trajet, la fissure peut se transformer en un passage de fuite La matière qui fuit s'écoule alors le long des filets pour s'échapper à partir du raccord On peut remédier en partie à cet incon- vénient par une application d'une matière d'enrobage des filets pour réduire le passage formé le long des filets. Là encore, ce résultat est obtenu au prix d'un important accroissement du coût. Un but de l'invention est de réaliser un gou- jon perfectionné muni d'un filet modifié grâce auquel les inconvénients mentionnés plus haut soient à peu près tota- lement supprimés. Suivant l'invention, on réalise un goujon qui comprend un corps de forme allongée, d'une construction à peu près cylindrique, qui comporte une partie non filetée et une partie filetée entre la partie non filetée et une extrémité du corps du goujon, la partie filetée comprenant plusieurs spires d'un filetage hélicoïdal de pas uniforme dont chacune présente un sommet de diamètre extérieur uni- forme, et un fond entre deux spires adjacentes du filetage hélicoïdal, caractérisé en ce qu'au moins une spire complè- te du filetage a un sommet modifié, plus large que le som- met des autres spires de ladite partie filetée et en ce que le fond adjacent audit sommet modifié est surélevé par rapport au fond des autres spires du filetage. De préférence, au moins deux spires complètes du filetage ont un sommet modifié plus large que le sommet des autres spires du filetage et le fond correspondant aux sommets modifiés est surélevé. Suivant une caractéristique avantageuse, la largeur de chaque sommetmodifié est augmentée d'au moins X par rapport aux autres spires du filetage. Un goujon construit suivant l'invention peut être utilisé avec un trou borgne taraudé de forme classi- que dans un équipement à bride en fonte Lorsque ce goujon est monté dans le trou borgne taraudé, l'équipement est raccordé à joint étanche, sans fuite le long du filetage. Le filet qui est formé sur le goujon sans tête est défini par un sommet qui est son arête supérieure Il est égale- ment défini par un fond qui se trouve à la base ou est centré dans le creux entre deux spires adjacentes Le som- met est modifié par l'accroissement de sa largeur, de pré- férence d'au moins 100 % pour les filetages de qualité courante Le fond est surélevé par rapport au filet, ce qui le positionne à un niveau o il se coince contre le sommet complémentaire du filetage du trou borgne Ceci crée presque un ajustement à serrage lorsqu'on visse les dernières spires du goujon au moment du montage Le sommet de largeur augmentée se coince contre le fond plus étroit du trou taraudé pour déterminer un ajustement à serrage. Le fond surélevé se coince également et ce coincement se produit de préférence sur au moins un tour complet du gou- jon. La structure décrite ci-dessus possède une autre caractéristique en ce sens qu'elle bloque le goujon en position pour s'opposer ainsi au dévissage involontaire. En effet, des vibrations prolongées sur une longue période peuvent très bien dévisser des goujons sans tête filetés d'un trou borgne fileté L'ajustement à serrage réalisé dans les deux ou trois derniers tours s'oppose au dévissage. Un avantage de cet organe consiste en ce qu'il peut être usiné sur une machine à fileter classique consti- tuée par un tour ayant une pointe coupante qui se déplace sur une vismère pour former le filetage à la profondeur et au pas désirés Bien que l'on puisse utiliser une ma- chine automatique pour fabriquer des goujons en série, la machine ellemême n'est pas modifiée et peut être -utilisée suivant son mode d'utilisation normal. Dans la fabrication du goujon sans tête sui- vant l'invention, l'extrémité filetée du goujon qui doit être reçue dans le trou borgne taraudé est taillée de la façon habituelle sauf que l'on recule légèrement la pointe de l'outil pour former la dernière spire ou les deux ou trois dernières spires du filetage Lé résultat net est que la barre classique utilisée pour former le goujon est taillée de la façon classique jusqu'au niveau de la sur- face cylindrique extérieure, o le recul de l'outil cou- pant définit un sommet de plus grande largeur La largeur augmentée est obtenue par le recul uniforme de l'outil de coupe La même observation est valable pour la formation du fond au droit de la dernière spire ou des deux ou trois dernières spires. Compte tenu de ce qui précède, on peut indi- quer en résumé que l'organe comprend un filet modifié qui s'étend de préférence sur environ deux spires et dans le- quel les deux dernières spires qui s'accouplent au trou borgne taraudé sont taillées avec une largeur augmentée sur le sommet et un fond surélevé D'un autre côté, le pas du filetage reste le même Le sommet de largeur augmentée peut être obtenu de façon classique en reculant légèrement l'outil coupant et en formant le filet de telle manière que la surface extérieure de la barre forme le sommet élargi, les sommets des spires ayant de cette façon un diamètre extérieur à peu près uniforme, qui est à peu près égal à celui de la barre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, la figure 1 est une vue en élévation laté- rale d'un goujon sans tête suivant l'invention qui montre une partie centrale non filetée et des filetages formés à ses deux extrémités; la figure 2 est une vue montrant le goujon représenté sur la figure i vissé dans un trou borgne ta- raudé ménagé dans un corps en fonte muni d'une bride qui est boulonné à une deuxième bride. On se reportera tout d'abord à la figure 1, sur laquelle la référence 10 désigne un goujon sans tête construit conformément à la présente description Le gou- jon 10 possède une partie centrale non filetée 12 La partie lisse 12 a le même diamètre que la barre cylindri- que qu'on utilise pour fabriquer l'organe suivant l'inven- tion Ordinairement, cette barre se présente dans des diamètres standard ou nominaux et il n'y a pas d'intérêt à usiner la barre à un plus petit diamètre dans sa partie cylindrique 12 Au contraire, le diamètre du goujon est égal au diamètre de la barre de sorte que la partie 12 n'a pas à être taillée ni usinée d'une autre façon pour former une partie de diamètre réduit par rapport au dia- mètre de la barre. Le goujon est défini à une longueur spécifiée. Il comprend un filetage classique 14 et un deuxième file- tage 16 à son extrémité opposée ou extrémité de droite. La figure 1 montre que les deux filetages ont le même pas. Ceci n'est pas absolument nécessaire mais il est habituel et plus commode au moment de la fabrication d'adopter cette configuration Les filets 14 sont ceux qui présentent un intérêt pour la présente invention Les filets 16 sont formés à un pas spécifié, usinés à un degré ou une qualité d'état de surface désirée et s'étendent sur une longueur spécifiée mesurée sur la longueur du goujon 10 Ces filets sont ceux qui sont libres lorsque le goujon 10 a été mis en place, c'est-à-dire que ce sont les filets qui reçoivent un écrou 20 représenté sur la figure 2 pour compléter l'as- semblage à vis. Si l'on examine le filetage 14, on observe que ce filetage est réalisé avec un pas classique constant sur toute la longueur du filetage Le filetage est formé de manière à définir un profil conforme aux normes indus- trielles Par exemple, le filetage peut être un filetage "US National large (coarse)", un filetage "US National fin" ou n'importe quel autre profil de filetage connu Le profil du filetage comprend, par définition, un sommet 22 qui est le bord extérieur et, dans la forme de réalisation représentée, le sommet définit une arête relativement vive le long du filet Vers l'extérieur, le sommet 22 atteint le diamètre de la barre utilisée pour la fabrication du goujon Ceci est avantageux dans de nombreux cas et éco- nomique en ce sens que la quantité de métal qui est enle- vée de la barre pour former le filet est réduite à un mi- nimum Le sommet est donc usiné au profil nécessaire pour l'utilisation envisagée, le plus commun aux E U A étant le US National Thread. Le creux entre filets adjacents est appelé le fond de filet et désigné par la référence 24 Le fond 24 est formé avec un profil exigé qui est déterminé par la nature du filetage à former sur le goujon 10 Le goujon réalisé au filetage National précité qui est représenté sur la figure 1 est relativement facile à usiner en ce sens que, pendant la fabrication, le fond est taillé à une profondeur spécifiée par une pointe d'outil et que, dans cette opération, le sommet est formé simultanément Ainsi qu'il est facile de le comprendre, on doit exécuter typi- quement deux ou trois passes pour tailler le filet à la profondeur et à l'état de surface exigés. Le filetage 14 est modifié par rapport à la forme normale du filet La modification suivant l'inven- tion est réalisée en reculant la pointe de l'outil, pendant la fabrication du filêtage 14, sur la dernière ou les deux ou trois dernières spires Lorsque la pointe de l'outil recule ou s'éloigne de la barre que l'on transforme en un goujon 10, ce mouvement augmente la largeur du sommet Le sommet est de préférence augmenté en largeur d'au moins % et, avantageusement d'au moins 200 X ou plus Ceci est particulièrement avantageux pour les filetages US National Il est avantageux que l'accroissement de la lar- geur du sommet puisse être différent pour d'autres types de filetages, selon la qualité de l'état de surface La qualité de l'état de surface et la forme des filets sont les deux facteurs qui régissent l'accroissement de largeur du sommet. Le sommet est de préférence élargi à un point tel qu'il assure presque l'établissement d'un ajustement à serrage dans le fond du filetage complémentaire Le sommet se coince donc étroitement contre le filetage complémentaire, pour réduire les fuites De même, le fond 28 est surélevé au droit du sommet modifié Le fond doit normalement être taillé à une profondeur spécifiée, qui varie selon la dé- finition du filetage et la qualité de l'état de surface. Dans le cas présent, le fond de filet est surélevé de manière à garantir qu'il se coince contre le sommet du filetage complémentaire On le surélève en reculant la pointe de l'outil au moment de la taille du filet En outre, le sommet et le fond modifiés s'étendent de préfé- rence sur environ deux tours On observera que la modifica- tion est réalisée par un recul linéaire de la pointe cou- pante de manière que le sommet s'élargisse progressivement mais régulièrement pour atteindre sa largeur maximum en 30. Au point 30, le filet se termine puisque l'on a atteint un retrait total de la pointe coupante En ce sens, le sommet s'élargit du point du début de la modification jusqu'à l'ex- trémité 30 Ceci garantit que l'opération de taille néces- saire pour la fabrication du goujon 10 peut être exécutée relativement facilement et, en outre, garantit que le file- tage modifié est incorporé sur au moins un tour On remar- quera que le sommet modifié a un diamètre égal au diamètre des autres spires du filetage et que les sommets de toutes les spires du filet se trouvent à peu près sur la surface cylindrique, qui est celle de la barre cylindrique dans la- quelle le goujon est usiné. La figure 2 montre le goujon sans tête 10 vis- sé dans un trou borgne taraudé 40 qui est lui-même formé dans une bride 42 La bride 42 fait partie du corps d'une vanne ou autre équipement réalisé à partir d'une pièce de fonderie ou autre pièce analogue On perce la pièce de fonderie pour former le trou 40 et on filette ce trou intérieurement Pour les besoins de l'illustration, on supposera qu'une fissure 44 de la pièce de fonderie s'étend du trou percé et taraudé 40 jusqu'à une cavité intérieure de la pièce de fonderie et constitue un trajet de fuite. La matière s'échappant par la fuite parvient par le pas- sage 44 au trou taraudé 40 Elle peut ordinairement fuir le long des filets. La figure 2 représente une bride accouplable 48 La bride 48 présente de grands trous de passage de goujons répartis sur un cercle de goujons, pour coïncider avec les trous formés dans la bride 42 On visse l'écrou sur le goujon 10 pour serrer les brides l'une contre l'autre Typiquement, on visse l'écrou 20 sur le filetage 16 et on applique un couple approprié La valeur du couple varie selon les conditions de service de l'assemblage des brides. Sur la figure 2, le goujon sans tête 10 est monté de la façon représentée Lorsqu'il est monté depuis piusièrs -Ifo Is X, t M pe YïE s'e devisegèt o s desserrer Lorsque ceci se produit, les brides peuvent pré- senter une fuite à leur interface Le goujon modifié sui- vant l'invention évite cette fuite Lorsqu'il a été serré, il reste maintenu dans le trou taraudé avec une tenue bien supérieure à celle qu'on obtenait précédemment Le filet modifié ancre le goujon en formant un assemblage relative- ment tenace, qui peut rivaliser avec celui obtenu avec une rondelle frein constituée par une bague fendue. La modification suivant l'invention appliquée au goujon sans tête 10 peut être réalisée avec pratiquement n'importe quel type de filetage et avec la plupart des dia- mètres de goujons ainsi que sur des filetages possédant pratiquement toutes les configurations L'importance de la modification dépend en partie du jeu de l'ajustement qui, à son tour, dépend en partie de la qualité de l'usinage et de la finesse des filets Par conséquent, l'importance de la modification du sommet et du fond, ainsi que le nombre des spires du filetage modifiées du goujon sont sujets à variation, au moins en partie selon les facteurs précités. L'arrangement optimum est un minimum d'une spire de file- tage modifiée de sorte que les fuites soient arrêtées sur la totalité du cercle Bien qu'il soit vrai que la fuite peut très bien se produire en s'écoulant seulement en un trajet hélicoïdal le long des filets, il est préférable de disposer d'un tour complet de filet modifié L'optimum est d'environ deux tours Habituellement, il n'est pas nécessaire de' disposer d'un plus grand nombre de filets comportant la modification selon l'invention. Dans une forme de réalisation préférée, le filetage du goujon 10 est du type "American National ou Unified Thread" L'une des catégories de filetages de ce type est la série large (coarse), par opposition à la sé- rie fine Globalement, ces deux séries diffèrent l'une de l'autre par le pas du filetage En conséquence, le file- tage est donc défini Dar un angle au sommet de 600 Le sommet orésente une largeur minimum de 0,125 fois le pas. La troncature du sommet est théoriquement plate mais elle est normalement arrondie parce qu'il se produit une usure de la pointe de l'outil pendant la fabrication du filetage. Ceci est particulièrement vrai en ce qui concerne le sommet d'un filetage extérieur En général, il n'est pas nécessai- re de spécifier un rayon d'arrondi pour le fond En consé- quence, la figure 1 montre le fond sous une forme dépour- vue d'arrondi ou de méolat. La présente invention modifie le sommet com- parativement à la troncature spécifiée qui est de 0,125 fois le pas pour aboutir à des valeurs intermédiaires au moment o la pointe de l'outil se dégage entièrement. Dans les conditions idéales, on taille au moins un tour complet à une largeur de méplat doublée, c'est-à-dire qu'on réalise une largeur de méplat de 0,250 fois le pas sur un tour ou plus De même, le méplat prévu au fond peut être en forme de V, d'une largeur typique d'environ 0,125 fois le pas Dans la modification suivant l'inven- tion, il est très utile que le filetage comporte au moins un tour complet sur lequel le méplat du fond possède une largeur d'environ 0,250 fois le pas. REVENDICATIONS 1 Goujon comprenant un corps de forme allon- gée, de configuration générale cylindrique, ayant une par- tie non filetée et une partie filetée entre la partie non filetée et une extrémité du corps du goujon, la partie fi- letée comprenant plusieurs spires de filetage hélicoïdal de pas uniforme dont chacune présente un sommet de diamè- tre extérieur uniforme et un fond entre deux spires héli- coïdales adjacentes, caractérisé en ce qu'au moins une spire complète du filetage possède un sommet modifié ( 26) plus large que le sommet ( 22) des autres spires du file- tage de ladite partie filetée ( 14) et en ce que le fond ( 28) adjacent audit sommet modifié ( 26) est surélevé par rapport au fond ( 24) des autres spires du filetage. 2 Goujon suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'au moins deux s Dires complètes du filetage ont un sommet modifié ( 26) plus large que le sommet ( 22) des autres spires du filetage et que le fond ( 28) adjacent aux sommets modifiés ( 26) est surélevé. 3 Goujon suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la largeur de chaque sommet modifié est augmentée d'au moins 100 % par rapport aux autres spires du filetage. 4 Goujon suivant l'une quelconque des re- vendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le sommet ou les sommets modifiés ( 26) du filetage se trouvent à l'extrémité de la partie filetée ( 14) qui est adjacente à la partie non filetée ( 12) du corps du goujon. Goujon suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que le sommet modifié ( 26) s'accroît en lar- geur jusqu'à atteindre une largeur maximum à l'extrémité ( 30) de la partie filetée ( 14) aui est adjacente à la partie non filetée ( 12) du corps du goujon. 6 Goujon suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur du fond surélevé ( 28) est augmentée jusqu'à au moins 0,25 fois le pas du filetage. il 7 Goujon suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que le sommet modifié ( 26) possède une largeur au moins égale à 0,25 fois le pas du filetage sur au moins un tour complet. 8 Goujon suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que les spires du file- tage ont un angle au sommet de 600. 9.Goujon suivant Lu %né quelconque des revén- *toet 8 u IS 1 à 8, caractérisé en ce qu'une autre partie filetée ( 16) est prévue entre la partie non filetée ( 12) et l'extrémité du corps du goujon qui est la plus éloignée de ladite première extrémité. Goujon fileté suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins l'une des deux parties constituées par le sommet modifié ( 26) et par le fond surélevé ( 28) forme un ajustement à serrage lorsqu'on visse le goujon dans un trou fileté ( 40).