Brevet FR2545188A1 — publié le 19841102

La présente invention a pour objet un dispo- sitif de raccordement télédémontable. Dans les cellules actives équ ipées d'appa- reils de télémanipulation, les systèmes de raccorde- ment de tuyauteries doivent d'une part permettre des interventions rapides en limitant au minimum les mou- vements de va-et-vient des dispositifs de préhension et d'autre part assurer une grande précision dans les emboîtements afin d'assurer après serrage une étan- chéité conforme aux spécifications. Par ailleurs, les fluides véhiculés dans les canalisations sont souvent très agressifs et les joints drétanchéité choisis doivent être entièrement métalliques. L'invention se rapporte à un dispositif de raccordement étanche de deux pièces, par exemple deux tu.yauteries, comportant des moyens pour lier en trans- lation lesdites tuyauteries et des moyens pour compri- mer un joint d'étanchéité situé dans le plan de rac- cordement de ces tuyauteries. On connaît, par le brevet français no 1260697, un raccord télqdémontable de ce type I 1 se compose de trois parties: un bottier ouvert d'un c 8 té en goulotte vers le haut et terminé de l'autre par un embout de jonction avec un élément de tuyaute- rie, un cylindre creux fileté présentant à ses extré- mités d'une part un embout de jonction avec l'autre élément de tuyauterie et d'autre part une collerette, enfin un écrou solidaire du cylindre manoeuvré par une tige munie de deux bras curvilignes et terminée par une collerette qui peut s'accoller à celle du cylindre fileté Les deux collerettes viennent se loger dans le boîtier et peuvent s'écarter si l'on agit sur l'écrou, de sorte que la collerette du cylindre vienne écraser 2 254518 8 sur le bottier un joint torique queelle porte. Cependant, dans un dispositif de raccorde- ment de ce type, il est nécessaire d'exercer un effort de serrage important sur le levier de serrage, en par- tidulier lorsque le joint utilisé est un joint métal- lique pour lequel l'effort de serrage requis est éle- ve. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient Telle qu'elle est caractérisée- dans les revendications, elle résout le problème con- sistant à créer un dispositif de raccordement pour deux pièces, par exemple des tuyauteries, avec lequel l'effort de serrage requis soit très inférieur à ce qut est nécessaire dans les dispositifs de l'art ant- érieur Cet avantage est obtenu grâce à la présence d'un système multiplicateur d'effort qui permet d'as- suret au droit du joint d'étanchéité un effort de ser- rage très largement supérieur à l'effort moteur déli- vré-en amont par les appareils de serrage télémanipu- lés. De façon plus précise, le système multipli- cateur d'effort se compose d'un premier élément pré- sentant une premiere surface conique d'axe D d'angle A,.un second élément présentant une deuxième surface 2 S conique d'axe D d' angle i, un troisième élément pré- sentant une troisième surface planre perpendiculaire à l'axe D, au moins un élément intermédiaire extensible et 'rtractable radialement situé -à l'intérieur de l'espace délimité par lesdites première, deuxième et troisième surfaces, l'un au moins des trois éléments étant lié à la première ou à la seconde pièce, le dispositif comportant en outre des moyens pour rappro- cher le premier élément et le second élément l'un de l'autre. L'invention est exposée ci-après plus en 3 254518 a détail à l'aide de dessins représentant seulement des exemples de réalisation. la figure i représente une vue en coupe d'un dispositif de raccordement télédémontable con- forme à la présente invention; les figures 2 et 3 illustrent l'insertion des deux parties du dispositif de raccordement de l'invention l'une dans l'autre; les figures 4 et 5 sont des vues de détail -montrant des variantes de réalisation des surfaces coniques; la figure 6 est une vue en coupe longitu- dinale représentant un deuxième mode de réalisation- d'un dispositif de raccordement télédémontable con- forme à la présente invention, la figure 7 est une variante de la figure 6 comportant une deuxième surface conique composée de deux parties d'angles de conicité distincts; la figure 8 est une variante du mode de réalisation de la figure 6; les figures 9 et 10 (vue de la figure 9 selon E) représentent une autre variante du dispositif télédémontable. On a représenté sur la figure 1 une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de raccordement télédémontable conforme à la présente invention. Ce dispositif se compose d'une première pié- ce 1 et d'une seconde pièce 2 Dans l'exemple de réa- lisation décrit, les pièces i et 2 sont constituées par des tuyauteries Ces tuyauteries, d'axe longitudi- nal D, doivent être raccordées l'une à l'autre au moyen d'un joint statique 4 de haute étanchéité et de grande fiabilité Lorsque les fluides véhiculés dans les canalisations 1 et 2 sont agressifs, le joint d'étanchéité 4 doit être entièrement métallique On 4 2545188 pourra choisir par exemple un joint à revêtement inox, zirconium, tantale, etc. Le dispositif de l'invention comporte des moyens pour lier en translation les tuyauteries 1 et 2 Dans l'exemple décrit, ces moyens sont constitués par un boîtier 6 souceé à l'extrémité de la tuyauterie 2 et comportant une goulotte d'introduction 8 visible en particulier sur la figure 3, et qui se termine par un demi-cylindre 10 Les moyens pour lier en transla- tion les tuyauteries 1 et 2 comportent en outre une bague 24 qui entoure l'extrémité de la tuyauterie 1. La bague 24 comporte une gorge circulaire 14 qui vient s'engager dans le demi-cylindre 10 du boîtier 6 Lors- que cette opération est réalisée, les tuyauteries 1 et 2 sont liées en translation selon la direction D. Le dispositif de raccordement de l'inven- tion comporte en outre un premier élément présentant une première surface conique d'axe D et d'angle A. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, ce premier élément, désigné par la référence 16, est solidaire de la tuyauterie 1 L'élément 16 se présente sous la forme d'un flasque comportant une surface 1 $ formant un angle X avec l'axe longitudinal D des tuyauteries 1 et 2 L'angle X est inférieur à 900 mais proche de cette valeur A titre d'exemple X peut être égal à 750,. Le dispositif comporte un second élément présentant une deuxième surface conique d'axe D Dans l'exemple de réalisation décrit, ce second élément est constitué par une bague 20 qui comporte un alésage conique 22 qui forme un angle i L avec l'axe longitudi- nal D A titre d'exemple, l'angle l' peut être de 150. Le dispositif comporte encore un troisième élément présentant une troisième surface plane perpen- diculaire à l'axe D Dans l'exemple de réalisation décrit, le troisième élément est constitué par la bague cylindrique 24 comportant une face frontale 26 à l'opposé de la gorge circulaire 14. Au moins un élément intermédiaire 28 est si- tué à l'intérieur de l'espace délimité par lesdites première, deuxième et troisième surfaces 18 e 22 et 26. Cet élément intermédiaire peut être constitué par une série de galets de forme appropriée présentant entre eux un jeu permettant leur mouvement radial Il peut être constitué également, comme représenté sur la fi- gure 1, par une série de billes en acier ou analogue, dont le nombre est déterminé de telle manière qu'elles soient sensiblement tangentes entre elles (vue de dé- tail a) lorsque la couronne de billes est à son diamè- tre le plus petit Lorsque la couronne est à son dia- mètre le plus grand (vue b), les billes présentent entre elles un espace 29 L'utilisation de billes est particulièrement intéressant car il fait intervenir un mélange de frottement, de roulement et de glissement favorable à l'obtention d'un coefficient multiplica- teur important. Le dispositif comporte des moyens pour rap- procher le premier élément, à savoir le flasque 16, et le second élément, à savoir la bague 20, l'un de l'autre Dans l'exemple décrit, ces moyens sont cons- titués par un pas de vis 30 réalisé sur le diamètre externe de la bague 24 et sur l'alésage interne 32 de la bague 20 La bague 24 est immobilisée en transla- tion par rapport aux tuyauteries 1 et 2 et par riapport au bottier 6 grâce à la rainure 14 engagée dans le demi-cylindre 10 La bague 20 est immobilisée en rota- tion par rapport au bottier 6, par la partie parallé- lépipédique 25 (voir figure 3) La bague 24 est mobile en rotation Elle peut être entraînée au moyen d'une tige de manoeuvre 34 Ainsi, lorsque l'on entraîne en 6 2545188 rotation la bague 24 dans un sens approprié la bague se déplace vers le plan de jonction 36 du bottier 6 et du flasque 16. Le principe de fonctionnement est le sui- vant: lorsque l'on déplace la bague 20 de droite à gauche sur la figure 1, (figureslb et la 1/2 vue infé- rieure représentant le raccord non serré, 1/2 vue su- périeure représentant le raccord serré), on exerce sur les billes 28 une action de contact radiale l O _ F étant l'angle de frottement entre la surface 22 et la surface des billes 28. A son tour, chaque bille 28 exerce sur la surface 18 une action de contact longitudinale (paral- P lèle à l'axe D) Q _ On suppose que l'angle de frottement entre la surface 18 et la surface de la bille 28 est le même que l'angle de frottement entre la surface de la bille et la surface 22. La résultante R de l'action de contact lon- gitudinale exercée sur le flasque 16 est alors égale à F g%-) Tr tgu+W À ota Si l'o suppose que ( 90-X)=L= 15 et que le Coefficient de frottement est égal à 0,10, ce qui cor- respond à un angle y de 6, on obtient un coefficient multiplicateur de l'effort égal à 7,14. Si, pour les mêmes valeurs de X et A, le coefficient de frottement est de 0,21, (ce qui corres- pond à un angle t de 120), le coefficient de multipli- cation est de 3,85. On a représenté sur les figures 2 et 3 l'in- sertion des deux parties du dispositif de raccordement l'une dans l'autre La gorge circulaire 14 pratiquée dans la bague 24 est disposée au niveau du demi-cylin- dre 10 dans le sens longitudinal On remarque sur la figure 3 la forme particulière de la bague 20 Elle présente une forme semi-cylindrique à sa partie infé- rieure et parallélépipédique 25 à sa partie supérieure de manière à constituer un verrouillage en rotation. La figure 4 montre une variante de réalisa- tion dans laquelle la surface conique 22 est consti- tuée de deux surfaces coniques 22 a et 22 b de conicités différentes L'angle de la surface conique 22 a est plus important que celui de la surface 22 k La surface conique 22 a permet un mouvement d'avance rapide du flasque 16 lorsque l'effort de serrage n'est pas im- portant Au contraire, la partie 22 b permet d'exercer l V'effort de serrage final et correspond à un coeffi- cient multiplicateur de-l'effort plus grand. On a représenté sur la figure 5 une variante de la figure 4 La surface 22 présente une variation continue de l'angle de conicité La partie de la sur- face 22 située à gauche sur la figure 5 présente un angle de conicité plus important, de manière à permet- tre une avance rapide, comme expliqué en relation à la figure 4 Cet angle diminue progressivement afin d'at- teindre un effort de serrage final maximal. On a représenté sur la figure 6 une vue en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation. de la présente invention Dans ce mode de réalisation, le premier élément est constitué par la bague 120. Cette bague présente une première surface conique 118 d'axe D et d'angle A Le second élément est constitué par une bague 124 montée libre en rotation sur la tuyauterie 1 Elle comporte également une tige de ma- noeuvre 34 qui permet de l'entraîner en rotation. Le troi 3 _ème élément, présentant une surfa- ce plane perpendiculaire à l'axe D, est constitué par un flasque 116 solidaire de l'extrémité de la tuyaute- rie 1 et présentant une surface plane 126. La bague 124 est filetée sur son pourtour périphérique extérieur La bague 120 comporte un file- tage correspondant à sa partie intérieure Dans ce mode de réalisation, la bague 120 'est bloquée en rota- tion, comme pour le mode de réalisation décrit en ré- férence aux figures 1 à 3 Elle vient en butée contre la partie droite du boîtier f ixe 6 au niveau du 1/2 cylindre 10 de la figure 1 La bague 124 est mobile en rotation et en translation Les billes 128 prennent appui sur la surface fixe 118 de la bague 120 pour plaquer le flasque 116 contre le plan de joint. On a représenté sur la figure 7 une variante de réalisation de la figure 6, qui en diffère seule- ment par le fait que la deuxième surface conique d'axe D 122 et d'angle Ad est réalisée en deux parties: une première partie 122 b d'angle de conicité plus impor- tant permet une -avance rapide, et une partie 122 a d'angle de conicité plus faible permettant le serrage final Il s'agit donc de la transposition au mode de réalisation de la figure 6 de ce qui a été expliqué en référence à la figure 4 Bien entendu, la surface 122 pourrait également présenter une courbure variable. On a représenté sur la figure 8 une m Odifi- cation de la réalisation décrite en référence à la figure 6 La modification consiste en ce que le flas- que 116 comportant la surface plane 126 a été réalisé en deux parties Il se compose d'un flasque 16 comupor- tant une surface d'appui 138 et d'une bague rapportée -qui comporte la surface plane 126 Le diamètre extérieur de la bague 140 correspond au diamètre d'un alé 3 age de la bague 120 Une pièce d'arrêt telle qu'un circlips 142 retient la bague 140 à l'intérieur de l'alésage de la bague 120 Cette solution présente l'avantage de simplifier la fabrication du flas- que 116. Une autre variante est représentée sur les figures 9 et 10 L'application du système multiplica- 9 2545188 teur d'effort du raccord biconique aux raccordements déjà très connus cidessous peut présenter les deux aspects suivants: Pour les dimensions standard retenues actuellement diminuer considérablement les efforts de serrage O Augmenter les diamètres des standards possibles au- delà des dimensions retenues et limitées actuelle- ment par la valeur des efforts de serrage Si l'on, se reporte à la figure 9 le montage du raccordement sera réalisé dans l'ordre suivant. Les canalisations 1 et 2 comportent à leur extrémité les embouts E 1 et E 2 soudés. L'embout E 2 porte le système multiplicateur d'effort suivant l'invention et composé des pièces A, B et la couronne de billes. L'embout E 1 porte la pièce C qui est un écrou à- épaulement. Sur la 1/2 coupe inférieure de la figure 9, après pose du joint d'étanchéité entre les embouts F 1 et E 2 l'écrou C est vissé manuellement sur la pièce B jusqu'au contact des embouts avec le joint. La 1/2 coupe supérieure de la figure 9 montre le joint d'étanchéité serré entre les embouts E 1 et E 2 suite à la rotation de l'écrou A, au déplacement radial de la couronne de billes et à l'avance de l'embout E 2 correspondant à l'écrasement du joint. REVENDICATIONS 1 Dispositif de raccordement étanche d'une première pièce ( 1) contre une seconde pièce qu'il comporte en outre un premier élément ( 16) pré- sentant une première surface conique troisième élément ( 24) présentant une troisième surfa- ce plane ( 28) perpendiculaire à l'axe D, au moins un élément intermédiaire ( 28) extensible et rétractable radialement situé à l'intérieur de l'espace délimité par lesdites première, deuxième et troisième surfaces, l'un au moins des trois éléments ( 16, 20, 24) étant lié à la première ou à la seconde pièce ( 1, 2), le dispositif comportant en outre des moyens pour rappro- cher le premier élément et le second élément l'un de l'autre de telle sorte que l'effort exercé par le pre- mier élément ( 16) de droite à gauche soit égal à tg(-I-y -g, F étant l'effort exercé par le deuxième élément ( 26). 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les moyens pour rapprocher lesdits premier et second éléments sont constitués par deux bagues ( 20, 24) d'axe D, respectivement une bague in- térieure ( 24) et une bague extérieure ( 20), ces bagues étant mobiles en translation l'une par rapport à l'autre. 3 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les moyens pour rendre mobile la 1 2545188 bague intérieure ( 24) par rapport à la bague extérieu- re ( 20) sont constitués par un pas de vis ( 30), l'une des bagues étant munie de moyens ( 25) de blocage en rotation. 4 Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les moyens pour lier en transla- tion lesdites première et seconde pièces ( 1, 2) selon la direction D sont constitués par un bottier ( 6) so- lidaire de la seconde pièce ( 2), ledit bottier ( 6) comportant une goulotte d'introduction ( 8) qui se termine par un demi-cylindre ( 10), et d'autre part par une gorge ( 14) pratiquée dans la bague intérieure ( 24), ladite gorge ( 14) pénétrant dans le demi-cylin- dre ( 10) du bottier ( 6). 5 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit élément intermédiaire ( 28) disposé à l'intérieur de l'espace délimité par les première, deuxième et troisième surfaces ( 18, 22, 26) est constitué au moins par des billes ( 28). 6 Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que ledit premier élément est consti- tué par une bride ( 16) solidaire de la première pièce ( 1), ledit deuxième élément étant constitué par la bague extérieure ( 20), ledit troisième élément étant constitué par la bague intérieure ( 24). 7 Dispositif selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que ledit premier élément est consti- tué par la bague extérieure ( 120), ledit deuxième élé- ment est constitué par la bague intérieure ( 124), et ledit troisième élément par un flasque ( 116) solidaire de la première pièce. 8 Dispositif selon la revendication 1 l ca- ractérisé en ce que l'une au moins desdites première et seconde surfaces coniques ( 18; 22, 122, 118) est constituée de deux cônes d'angles différents. 2545 188 9 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'une au moins desdites première et deuxième surfaces coniques ( 18, 22, 122, 118) pré- sente une courbure variable.