Brevet FR2528529A1 — publié le 19831216

ACCOUPLEMENT FLEXIBLE A DEUX PALIERS LAMIFIES La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux accouplements flexibles, et elle se rapporte plus particulièrement, bien que non exclusivement, aux accou- plements flexibles à deux paliers lamifiés, destinés à raccorder des conduites de fluide. Conformément à la présente invention, les accouple- ments flexibles comprennent un organe externe rigide, présentant une ouverture, une première et une seconde bride annulaire s'étendant radialement vers l'intérieur et asso- ciées à l'organe externe, lesdites brides étant espacées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe longitudinal de l'accouplement, un organe interne rigide présentant une partie d'extrémité disposée à l'intérieur de l'ouverture de l'organe externe, un collet annulaire s'étendant radiale- ment vers l'extérieur et associé à l'organe interne, ledit collet étant disposé entre lesdites première et seconde brides, et un premier et un second palier annulaire flexible disposés sur les côtés opposés dudit collet et s'étendant entre ledit collet et lesdites brides, de sorte que lorsque l'accouplement flexible fonctionne, un palier est soumis à des charges de compression axiales tandis que l'autre palier est soumis à des charges de traction axiales,et le premier et le second palier sont réalisés et montés de sorte qu'ils présentent une résistance à la flexion axiale sensi- blement similaire. De préférence l'un des paliers ou les deux est ou sont de structure lamifiée comprenant plusieurs couches d'un matériau élastomère, par exemple du caoutchouc, alternées avec plusieurs couches d'un matériau d'armature ou de ren- forcement, par exemple en métal, ou en tissu, ou des matières plastiques armées de fibres de verre et des matières résineuses armées de fibres. Les surfaces d'extrémité de l'un des paliers ou des deux paliers, et les surfaces correspondantes sur les organes interne et externe peuvent être planes, mais de préférence, les surfaces ont un profil cintré, par exemple une forme en calotte sphérique Lorsqu'un palier est de structure lamifiée, les couches du matériau élastomère et du matériau de renforcement sont de préférence d'un profil cintré similaire aux surfaces d'extrémité. Lorsque les surfaces d'extrémité et, le cas échéant, les couches individuelles d'un palier ont un profil cintré, elles présentent de préférence un centre de courbure commun qui, de préférence, se trouve sur l'axe longitudinal central de l'accouplement Lorsque chacun des paliers est ainsi réa- lisé, les centres de courbure communs respectifs des paliers peuvent coïncider, ou le centre de courbe commun d'un palier peut être déplacé axialement et/ou radialement par rapport au centre de courbure commun de l'autre palier. On peut obtenir l'égalité des résistances à la flexion axiale des paliers de différentes façons, par exemple lorsque les deux paliers comprennent un matériau élastomère, ce dernier peut être choisi de sorte que le module d'élasti- cité du matériau élastomère dans l'un des paliers est diffé- rent du module d'élasticité du matériau élastomère de l'autre palier De plus, le matériau élastomère dans un palier peut être choisi de sorte que le module d'élasticité de ce dernier est soit constant, soit variable, par exemple le module d'élasticité peut varier d'une couche à l'autre et/ou le module d'élasticité peut varier à l'intérieur d'une même couche. Lorsque les deux paliers sont d'une structure lami- fiée, le nombre des couches de matériau élastomère et de matériau de renforcement ou d'armature dans un palier peut être différent de celui de ces couches dans l'autre palier. De plus, ou en variante à une telle réalisation, l'espacement relatif entre les couches dans un palier peut être différent de l'espacement entre les couches de l'autre palier De plus, l'espacement relatif entre les couches dans un palier peut être constant ou variable. Dans un exemple préféré de réalisation, le premier palier est disposé radialement à l'intérieur du second palier, chaque palier étant d'une structure lamifiée comprenant des couches alternées de matériau élastomère et de matériau d'armature présentant une forme en calotte sphérique ayant un centre de courbure commun se trouvant sur l'axe longitudi- nal central de l'accouplement, et le matériau élastomère du premier palier ayant un module d'élasticité supérieur à celui du matériau élastomère du second palier. En plus du fait que le premier et le second palier présentent des résistances à la flexion axiale sensiblement similaires, ces paliers présentent de préférence également une résistance à la flexion radiale sensiblement similaire, et, de préférence encore, les niveaux de déformation en cisaillement atteints dans chaque palier sont sensiblement similaires sous l'effet d'une déformation conique de l'accouplement. L'accouplement conique peut être utilisé dans les conduites de fluide, et dans ce cas, les organes rigides interne et externe présentent tous deux des perçages internes débouchant des deux côtés et destinés au passage du fluide. Dans de telles applications, les accouplements flexibles peuvent être utilisés pour réaliser un raccordement soit entre des longueurs successives de conduites soit entre un point d'entrée ou de sortie et une longueur de conduite. L'invention sera à présent décrite de manière plus détaillée, à titre d'exemple seulement, en référence au dessin annexé qui représente en coupe axiale un exemple d'accouple- ment flexible conforme à la présente invention. L'accouplement 1 représenté sur la figure unique annexée comprend un organe tubulaire externe 2, un organe tubulaire interne 3 présentant une partie d'extrémité 4 posi- tionnée à l'intérieur de l'organe externe, et un ensemble de paliers 5 monté et sollicité entre les organes externe et interne 2 et 3 respectivement En configuration d'utilisa- tion de l'accouplement 1, l'organe interne 3 est relié à l'extrémité de l'une de deux conduites de fluide (non repré- sentées) destinées à être reliées l'une à l'autre, et l'organe externe 2 est relié à l'extrémité de l'autre conduite (non représentée) par tout moyen convenable. L'ensemble de paliers 5 comprend un premier et un second palier flexiblesannulaires 6 et 7 respectivement, comprenant chacun plusieurs couches alternées de matériau élastomère 6 a, 7 a, par exemple un caoutchouc nitrile ou analogue, et un matériau d'armature ou de renforce- ment inextensible 6 b, 7 b, par exemple de l'acier. Les couches 6 a, 6 b et 7 a, 7 b des paliers 6 et 7 respectivement ont une forme de calotte sphérique et un profil cintré lorsqu'on le considère en coupe radiale, et ces couches ont un centre de courbure 8 commun qui se trouve sur l'axe longitudinal central L de l'accouplement Les paliers 6 et 7 sont disposés sur les côtés opposés d'un collet annulaire 9, s'étendant radialement vers l'extérieur, solidaire de la partie d'extrémité 4 de l'organe interne 3 et incliné selon un angle aigu sur l'axe longitudinal L de l'accouplement 1 Les couches d'élastomère situées radia- lement le plus à l'extérieur et radialement le plus à l'inté- rieur des paliers 6 et 7 respectivement sont liées aux surfaces 9 a et 9 b dirigées radialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur respectivement du collet 9. Les surfaces 9 a et 9 b ont une forme en calotte sphérique ayant le même centre de courbure que les couches indivi- duelles constituant les paliers 6 et 7. Les couches d'élastomère situées radialement le plus à l'extérieur et le plus à l'intérieur des paliers 6 et 7 respectivement sont liées aux surfaces l Oa et lia, dirigées radialement vers l'extérieur et radialement vers l'intérieur respectivement, des brides annulaires 10 et 11. Le surfaces l Oa et lla ont une forme en calotte sphérique ayant le même centre de courbure que les couches individuel- les constituant les paliers 6 et 7 La bride 10 présente une saillie axiale annulaire 12 dans laquelle sont percés plusieurs trous 12 a s'étendant axialement et espacés circon- férentiellement Chaque trou 12 a est taraudé afin de recevoir un boulon fileté respectif (non représenté) destiné à fixer la bride 10 à l'organe externe 2. La bride 11 présente une saillie radiale annulaire 13 dans laquelle sont ménagées plusieurs ouvertures 13 a s'étendant axialement et espacées circonférentiellement. Un boulon correspondant (non représenté) est introduit dans chaque ouverture 13 a afin de fixer la bride 11 à l'organe externe 2. Une bague annulaire 14 en matériau élastomère, résistant au fluide destiné a être transporté dans les con- duites reliéespar l'accouplement, est liée au collet 9, à la surface latérale radiale interne du palier 6 et à la bride La bague 14 présente un diamètre interne similaire aux diamètres internes de la partie d'extrémité 4 de l'organe interne 3 et de la bride 10 de sorte que l'accouplement présente un passage interne régulier ayant une section uni- forme qui facilite l'écoulement de fluide au travers de l'accouplement 1. Comme décrit ci-dessus, l'ensemble de paliers 5, qui comprend l'organe interne 3 et les brides 10 et 11, est réalisé sous la forme d'une unité d'une seule pièce, entière- ment solidaire, par exemple par vulcanisation, qui est montée amovible sur l'organe externe 2 de manière à faciliter l'assemblage et la maintenance ultérieure de l'accouplement. En fonctionnement, les charges axiales appliquées à l'organe interne 3 dans la direction de la flèche A, ou à l'organe externe 2 dans la direction de la flèche B, sont reprises par le palier 7 en compression tout en soumettant simultanément le palier 6 à des charges de traction accrues. Les charges axiales appliquées à l'organe interne 3 dans la direction de la flèche B ou à l'organe externe 2 dans la. direction de la flèche A sont reprises par le palier 6, sollicité en compression, tout en soumettant simultanément le palier 7 à des charges de traction accrues Afin d'empê- cher l'un des paliers d'être soumis à une charge de traction totale, sous l'effet de charges appliquées axialement à l'un ou l'autre des organes interne ou externe, les paliers 6 et 7 sont réalisés de manière à être préchargés en compression lors de l'assemblage Le degré de précompression est choisi de sorte que, sous l'effet d'une charge axiale, provoquant une charge de traction accrue de l'un des paliers 6 ou 7, le matériau élastomère reste sollicité en compression. De plus, conformément à la présente invention, les paliers 6 et 7 sont réalisés et montés de manière à pré- senter des résistances à la flexion axiale sensiblement égales, de sorte que l'accouplement est capable de résister à des charges axiales élevées appliquées à l'un ou l'autre des organes interne ou externe, dans l'un ou l'autre des sens indiqués par les flèches A et B. Dans la réalisation décrite ci-dessus de l'accou- plement, l'égalité des résistances à la flexion axiale des paliers 6 et 7 est obtenue en (a) réalisant les couches d'élastomère 6 a de celui des deux paliers qui est en position radiale interne, dans un matériau élastomère ayant un module d'élasticité supérieur à celui du matériau élastomère utilisé pour réaliser les couches 7 a du palier en position radiale externe, (b) choisissant un nombre de plaques 6 b d'armature métallique supérieur dans celui des deux paliers qui est dis- posé en position radiale interne au nombre de ces plaques 7 b de renforcement dans le palier en position radiale externe (neuf plaques métalliques 6 b comparées à six plaques métalli- ques 7 b) et (c) réduisant l'épaisseur des couches d'élastomère 6 a entre les plaques de renforcement métalliques 6 b dans le palier 6, par rapport à l'épaisseur des couches d'élastomère 7 a entre les plaques de renforcement métalliques 7 b dans le palier 7. Dans chacun des paliers 6 et 7, le module d'élasti- cité du matériau élastomère constituant les couches 6 a et 7 a est constant dans tout le palier, et l'épaisseur des cou- ches 6 a et 7 a est également constante dans tout le palier. Cependant, dans des variantes de réalisation, ces valeurs peuvent ne pas être constantes mais peuvent varier d'une manière choisie afin de procurer l'égalité recherchée de résistance à la flexion axiale. Il est bien entendu que le dispositif ci-dessus décrit pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Accouplement flexible ( 1) comprenant un organe externe rigide ( 2) présentant une ouverture, une première et une seconde bride annulaire ( 10,11) s'étendant radialement vers l'intérieur et associées à l'organe externe ( 2), les- dites brides ( 10,11) étant espacées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe longitudinal de l'accouplement ( 1), un organe rigide interne ( 3) présentant une partie d'extré- mité ( 4) disposée à l'intérieur de l'ouverture de l'organe externe ( 2), un collet annulaire ( 9) s'étendant radialement vers l'extérieur et associé avec l'organe interne ( 3), ledit collet ( 9) étant disposé entre lesdites première et seconde brides ( 10,11) un premier palier annulaire en élastomère ( 6) disposé et sollicité entre une surface dirigée radiale- ment vers l'extérieur de ladite première bride ( 10) et une surface dirigée radialement vers l'intérieur dudit collet ( 9), un second palier annulaire en élastomère ( 7) disposé et sollicité entre une surface dirigée radialement vers l'extérieur dudit collet ( 9) et une surface dirigée radiale- ment vers l'intérieur de ladite seconde bride ( 11), caracté- risé en ce que ledit premier palier ( 6) est disposé radiale- ment à l'intérieur dudit second palier ( 7), et en ce que le premier et le second palier ( 6,7) sont réalisés de manière à présenter des résistances à la flexion axiale sensiblement similaires. 2 Accouplement selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le matériau élastomère ( 6 a) dudit premier palier ( 6) présente un module d'élasticité supérieur à celui du matériau élastomère ( 7 a) du second palier ( 7), en position radiale externe. 3 Accouplement flexible ( 1) comprenant un organe externe rigide ( 2) présentant une ouverture, une première et une seconde bride annulaire ( 10,11) s'étendant radiale- ment vers l'intérieur et associées à l'organe externe ( 2), lesdites brides ( 10,11) étant espacées l'une par rapport à l'autre le long de l'axe longitudinal de l'accouplement ( 1), un organe rigide interne ( 3) présentant une partie d'ex- trémité ( 4) disposée à l'intérieur de l'ouverture de l'organe externe ( 2), un collet annulaire ( 9) s'étendant radialement vers l'extérieur et associé à l'organe interne ( 3), ledit collet ( 9) étant disposé entre lesdites première et seconde brides ( 10,11), et un premier et un second palier annulaires flexibles ( 6,7) disposés sur les côtés opposés dudit collet ( 9) et s'étendant entre ledit collet ( 9) et lesdites brides ( 10, 11), de sorte que lorsque l'accouplement fonctionne, un palier ( 6,7) est soumis à des charges de compression axiales tandis que l'autre palier ( 7, 6) est soumis à des charges de traction axiales, caractérisé en ce que le premier et le second palier ( 6,7) sont réalisés et montés de manière à présenter une résistance à la flexion axiale sensiblement similaire. 4 Accouplement selon la revendication 3-, caracté- risé en ce que ledit premier palier ( 6) est disposé radiale- ment à l'intérieur dudit second palier ( 7), et que le maté- riau élastomère ( 6 a) dudit premier palier ( 6) présente un module d'élasticité supérieur à celui du matériau élastomère ( 7 a) dudit second palier ( 7). Accouplement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'un au moins desdits premier et second paliers ( 6,7) est de structure lamifiée comprenant des couches alternées de matériau élastomère ( 6 a, 7 a), par exemple de caoutchouc, et de matériau de renforcement ( 6 b,7 b), par exemple en métal, en tissu, en fibres de verre, en matière plastique armée, et en matières résineuses armées defibres. 6 Accouplement selon la revendication 5, caracté- risé en ce que les couches individuelles ( 6 a,6 b,7 a,7 b) dudit palier ( 6,7) de structure lamifiée sont cintrées, de préférence en forme de calottessphériques, et présentent un centre de cour- bure ( 8) commun, lequel se trouve de préférence sur l'axe lon- gitudinal (L) de l'accouplement ( 1). 7 Accouplement selon l'une des revendications-5 et 6, caractérisé en ce que le premier et le second palier ( 6, 7) sont de structure lamifiée et comprennent des couches alternées de matériau élastomère ( 6 a, 7 a), par exemple en caoutchouc, et de matériau de renforcement ( 6 b, 7 b), par exemple en métal, en tissu, en matière plastique armée de fibres de verre et'en matières résineuses armées de fibres, et les couches individuelles ( 6 a,6 b,7 a,7 b) de chacun desdits premier et second paliers ( 6,7) sont cintréci, et présentent de préférence une forme de calotte sphérique, et ont un centre de courbure ( 8) commun, et les centres de courbure communs respectifs desdits premier et second paliers ( 6,7) coïncident sur l'axe longitudinal (L) de l'accouplement ( 1). 8 Accouplement selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le nombre des couches de renforcement ( 6 b) dans ledit premier palier ( 6) est supérieur à celui de ces couches de renforcement ( 7 b) dans ledit second palier ( 7), et que l'épaisseur des couches d'élastomère ( 6 a) dans ledit premier palier ( 6) est inférieure à celle des couches d'élas- tomère ( 7 a) dans ledit second palier ( 7). 9 Accouplement selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le module d'élasticité du matériau élastomère ( 6 a,7 a) dans ledit premier palier ( 6) et/ou dans ledit second palier ( 7) varie d'une extrémité du palier à l'autre extrémité. Accouplement selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le module d'élasticité de l'une des couches ( 6 a,7 a) de matériau élatomére, ou de plusieurs de ces couches, dans ledit premier palier ( 6) et/ou dans ledit second palier ( 7) varie à l'intérieur de cette ou de ces couches ( 6 a,7 a). 11 Accouplement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits premier et second paliers ( 6,7) présentent une résistance à la flexion radiale sensiblement similaire. 12 Accouplement selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdits premier et second paliers ( 6,7) sont réalisés et montés de telle sorte que, sous l'effet d'une déformation conique de l'accouplement, les niveaux de déformation en cisaillement atteints dans chaque palier sont sensiblement similaires.