Brevet FR2559569A1 — publié le 19850816

ACCOUPLEMENT EMBOITABLE POUR RELIER LES EXTRFIITES DE DEUX TUBES La présente invention se rapporte à un accouplement emboîtable pour relier les extrémités de deux tubes, comprenant un manchon en caoutchouc pour recevoir les extrémités des tubes et un collier de serrage qui entoure ce manchon et présente une bande de serrage,ledit manchon comportant sur sa face interne une nervure centrale périphérique destinée à venir s'appliquer contre les faces frontales des tubes, tme gorge annulaire respective située de part et d'autre de la nervure centrale et dont le fianc adjacent à cette nervure centra- le accuse un diamètre croissant de la nervure centrale vers l'ex- trémité d'introduction du manchon, ainsi que, à chaque extrémité d'introduction, une nervure périphérique axialement externe dont le flanc axialement externe est d'un diamètre décroissant de l'extrémité d'introduction vers la nervure centrale, accouplement dans lequel la bande du collier coiffe les faces extrêmes du man- chon par des ailes coudées sensiblement radialement vers l'inté- rieur, présente axialement en son centre une membrure périphé- rique s'étendant dans le sens circonférentiel du collier de serrage, saillant radialement vers l'intérieur et s'engageant dans une gorge annulaire à la face externe du manchon, et possède à ses extrémités une mâchoire respective de serrage qui est rapportée par soudage et fait saillie radialement vers l'extérieur, ainsi qu'une seule vis de serrage traversant les mâchoires de serrage. Un accouplement emboitable de ce type a déjà été décrit dans la demande de brevet français FR- 84 16 429 non encore pu- bliée. Cet accouplement est utilisé en premier lieu pour relier des canalisations d'évacuation en fonte. Dans cet accouplement emboîtable, chaque mâchoire de serrage consiste en une pièce en tôle configurée sensiblement en L qui est soudée par l'une de ses branches sur la bande du collier, dans la zone située entre les brides. Son autre branche est alors sensiblement en saillie radiale vers l'extérieur. Etant donné que, lors du blocage du collier 2 2559569 de serrage, les ailes de la bande de ce collier coudées sensible- ment radialement vers l'intérieur doivent être pressées, contre la périphérie des tubes devant être raccordés, d'une manière suffi- samment rigide pour que l'accouplement embo table provoque égale- ment un certain blocage axial de la jonction des tubes, une force de serrage conséquemment grande doit être appliquée à la bande du collier de serrage par la tête de serrage de ce collier. Dans ce cas, les branches des mâchoires de serrage, dépassant radialement vers l'extérieur, ont tendance à fléchir. Pour éviter cette flexion, l'épaisseur de la tôle des mâchoires de serrage pourrait être choisie plus grande. Outre la plus grande quantité de matière mise en oeuvre, un matériau plus fort rend plus difficile la réalisa- tion du soudage par points couramment appliqué. En outre, des mâchoires de serrage plus rigides se répercuteraient négativement sur la faculté d'articulation du collier de serrage au voisinage de la tête de serrage, qui est recherchée dans la région de la membrure s'étendant circonférentiellement dans la bande de serrage, en vue de la compensation des tolérances de diamètre des tubes et de l'adaptation à un coudage mutuel de ces tubes. Cette considé- O ration mise à part, la force de serrage appliquée par la tête de serrage à la région centrale de la bande du collier ne s'exerce pratiquement, sur les ailes coudées sensiblement radialement, que dans la zone de la bande du collier diamétralement opposée à la tête de serrage, de sorte que, dans cette zone, lesdites ailes sont pressées.contre les surfaces périphériques des tubes avec une force radiale plus grande qu'à proximité de la tête de serrage. Cette répartition irrégulière de la force de serrage sur le pourtour des ailes nuit au blocage axial de la jonction des tubes. Alors qu'une flexion des mâchoires radiales de serrage empêche l'application d'une force de serrage suffisamment grande du fait que lesdites mâchoires de serrage pourraient, éventuellement, avoir été plaquées prématurément l'une contre l'autre (ce qui, de la sorte, empêcherait une étanchéité suffisante de la jonction), la répartition irrégulière de la force de serrage sur le pourtour des ailes affecte elle aussi l'étanchéité à cause d'un blocage axial insuffisant, soit dans le cas d'un coudage des tubes, soit lorsque des forces axiales de traction sont exercées sur ces tubes, par exemple lorsqu'il règne une forte pression interne. Ce risque d'une étanchéité insuffisante existe en particulier dans un accouplement emboîtable du type précité, qui se contente d'une seule vis de serrage et d'une bande de serrage relativement étroi- te, d'une largeur de seulement 35 mn à 50 mm. L'invention a pour objet de proposer un accouplement emboîta- ble du genre susmentionné, dans lequel, sans aucun accroissement de la quantité de matière mise en oeuvre, une plus grande sûreté contre une étanchéité insuffisante soit garantie. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que chaque mâchoire de serrage consiste en une bande d'appui qui s'étend à peu près perpendiculairement au plan du collier de serra- ge, est tournée par l'un de ses côtés larges vers la bande du collier, recouvre la tige de la vis de serrage par un bombement orienté radialement vers l'extérieur,et est rapportée par soudage aux ailes et aux régions de la bande du collier interposées entre la membrure et lesdites ailes. Dans cette solution, les mâchoires de serrage présentent une plus grande rigidité à la flexion, parce qu'elles sont principale- ment sollicitées à la poussée. Le collier de serrage peut ainsi être bloqué avec une plus grande force de serrage, d'o résultent également une étanchéité et un arrêt axial plus grands.Indépendam- ment de tolérances de diamètre des tubes et grâce à la souplesse des ailes radiales, les mâchoires de serrage peuvent, même en cas de surdimensionnement maximal des tubes, être comprimées en perma- nence, avec une grande force de serrage et sans aucun fléchissement, de telle sorte qu'elles soient directement appliquées l'une contre l'autre et que la condition de serrage du collier puisse être contrôlée aisément par examen visuel. De surcroît, la force de serrage est répartie plus uniformément sur la largeur de la bande du collier si bien que, déjà à proximité de la tête de serrage, elle s'exerce dans les ailes latérales de la bande du collier. Cela confère une répartition plus uniforme de la force de serrage sur la circonférence des ailes et ainsi un plus fort blocage axial cor- respondant avec, pour conséquence, une plus grande étanchéité. La quantité de matière mise en oeuvre pour les bandes d'appui est plus modeste que pour des pièces en tôle coudées et sollicitées à la flexion. L'épaisseur peut en particulier être choisie plus faible. Par conséquent, la réalisation d'une solidarisation par soudures par points de grande robustesse ne soulève pas de difficultés. Le couple de flexion imposé par la vis de serrage aux mâchoires de serrage est relativement faible étant donné que cette vis de serrage occupe une position très proche de la bande du collier, de sorte qu'elle est même en partie noyée dans la rigole externe de la membrure. Ainsi, la vis de serrage est en prise avec les mâchoires de serrage seulement par un bras de levier relativement court. La force radiale résultante appliquée aux flancs est non seulement plus uniformément répartie dans le sens circonférentiel, mais aussi plus grande, si bien qu'un meilleur blocage axial est garanti pour cette raison également. De préférence, il est fait en sorte que les tronçons de la bande d'appui, relégués à l'extérieur du bombement, soient res- pectivement reliés à la bande du collier par au moins deux zones de soudure par points disposées dans un plan rectiligne qui forme, avec la membrure, un angle aigu du côté tourné à l'écart de l'interstice du collier. Dans ce cas, les zones de soudure sont soumises à une contrainte moins forte que dans un agencement dans lequel ces zones se trouvent dans un plan radial s'étendant perpen- diculairement (à angle droit) au sens longitudinal de la bande du collier ou de la membrure, respectivement. De plus, par suite du plus grand espacement vis-à-vis des zones de base du bombement situées du côté de l'interstice du collier, le couple de rotation antagoniste qui est exercé, pour empêcher un basculement des mâ- choires de serrage lors du serrage, par les zones de soudure davantage distantes de l'interstice du collier (et consistant tou- tes de préférence en des zones de soudure par points), est plus grand que dans le cas o les points de soudure se trouvent dans un plan radial s'étendant à angle droit par rapport à la direction longitudinale de la bande du collier. En outre, les tronçons de la bande d'appui relégués à l'ex- térieur du bombement peuvent former à chaque fois un parallélogramme qui délimite également, avec la membrure, un angle aigu du côté tourné à l'opposé de l'interstice du collier. Dans ce cas, la distance séparant les zones de soudure par points de l'arête du bombement tournée vers l'interstice du collier est plus grande que dans le cas o ces zones de soudure se trouvent sur une ligne s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale de la bande du collier. Par conséquent, les zones de soudure exercent un plus grand couple de rotation antagoniste à l'encontre d'un basculement de la mâchoire de serrage considérée. En outre, elles sont soumises à une contrainte moins forte. Il est favorable que le parallélogramme soit plus large que le bombement dans le sens circonférentiel du collier de serrage, et présente au moins trois zones de soudure par points dont deux sont séparées, de l'interstice du collier entre les mâchoires de serrage, d'une distance plus grande que l'arête dudit bombement tournée à l'écart dudit interstice. Il en résulte un couple de rotation antagoniste encore plus grand des zones de soudure s'oppo- sant à un couple de basculement, pour une contrainte globalement moindre de toutes les zones de soudure. La vis de serrage peut présenter une tête cylindrique munie de six pans creux, ainsi qu'un écrou à plusieurs pans dont un pan s'engage dans la rigole externe de la membrure. De la sorte, une rotation de l'écrou est déjà interdite à l'extrémité la plus exter- ne de la vis de serrage, en particulier lorsqu'on utilise un écrou à quatre pans. Par ailleurs, le diamètre interne du fond de chaque gorge annulaire du manchon peut croître dans le sens axial de ce manchon, de la nervure centrale vers la nervure axialement externe. On évite de la sorte que les nervures axialement externes s'enroulent sur elles-mêmes au cours de l'insertion des extrémités des tubes dans l'accouplement emboîtable. En revanche, ces nervures sont seulement cintrées vers l'intérieur, en direction du fond de la gorge annu- laire contiguë. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale d'un accouplement em- boîtable conformément à l'invention; la figure 2 est une autre élévation latérale de l'accouple- ment emboîtable selon la figure 1; la figure 3 est une coupe, selon la ligne I-I de la figure 1, 6 2559569 illustrant l'accouplement emboîtable au repos, dans lequel des extrémités de tubes sont introduites; la figure 4 est une vue fragmentaire en plan de la tête de serrage de l'accouplement emboîtable selon la figure I; et S la figure 5 est une demi-vue fragmentaire en plan d'un second exemple de réalisation d'un accouplement emboîtable conformément à l'invention. L'accouplement embo table représenté sur les figures 1 à 4 se compose d'un manchon 1 en caoutchouc, par exemple EPDM (éthylène-propylène-dièneméthylène ou terpolymère d'éthylène et de propylène), ainsi que d'un collier de serrage 2 qui entoure ce manchon 1. Cet accouplement sert à relier les extrémités de deux tubes 3 engagés axialement dans ledit accouplement. Le manchon 1 (également dénommé "manchette") comporte, à sa face interne, une nervure centrale périphérique 4 assurant une étanchéité de la jonction entre les faces frontales des tubes 3. Par conséquent, son diamètre interne est plus petit que le diamètre externe des tubes 3. En outre, une gorge annulaire respective 5, ménagée dans la face interne du manchon 1 de part et d'autre de la nervure centrale 4, est délimitée à chaque fois par une nervure périphérique 6 axialement externe aux extrémités réceptrices du manchon 1. Le diamètre de flancs 7 axialement externes des nervu- res 6 et les diamètres de flancs 8 et 9 des gorges annulaires 5 décroissent linéairement à partir de chaque extrémité réceptrice considérée du manchon 1 vers la nervure centrale 4, de sorte que les flancs 8 sont détalonnés. Le diamètre interne des nervures 6 correspond au diamètre externe des tubes 3, tandis que le diamè- tre du fond des gorges annulaires 5 est supérieur au diamètre externe desdits tubes 3, et croît de la nervure centrale 4 vers la nervure externe 6 contiguë. Au lieu d'être tronconiques, les flancs 7 à 9 peuvent aussi être bombés (ventrus) en direction de l'extrémité réceptrice. En vis-à-vis de la nervure 4, le manchon 1 possède dans sa face externe une gorge annulaire 10 de section sensiblement en V. Le collier de serrage 2 comprend une bande 11 en tôle d'acier cintrée sensiblement en C (figure 1), d'une largeur d'environ mm + 10 mm, de préférence + 5 mm, pour un diamètre des tubes d'environ 112 mm + 3 mm; des mâchoires de serrage 12 et 13 rappor- tées par soudage sur les extrémités de la bande 11; une vis de serrage 15, traversant de part en part un bombement respectif 14 des mâchoires de serrage et munie d'une tête cylindrique 15a à six pans creux; un écrou 15b; ainsi qu'une patte 16 comblant l'interstice entre les extrémités de la bande de serrage ou entre les mâchoires de serrage, respectivement. En son centre, la bande 11 du collier est pourvue d'une mem- brure 17 qui s'étend de manière ininterrompue sur toute la lon- gueur de cette bande 11, fait saillie radialement vers l'intérieur et s'engage dans la gorge annulaire 10. Sur ses bords latéraux circonférentiels, ladite bande 11 est dotée d'ailes tronconiques 18, coudées radialement vers l'intérieur et appliquées contre des faces extrêmes tronconiques 19 du manchon 1. La valeur du diamètre interne des ailes 18 (à l'extrémité réceptrice) est comprise entre celles des diamètres internes des gorges annulaires 5 et des nervures 6. Les mâchoires de serrage 12 et 13 consistent à chaque fois en une bande d'appui s'étendant sur toute la largeur de la bande 11 du collier, et tournée vers cette bande 11 par l'un de ses côtés larges. Le bombement 14, formé au centre de la bande d'appui et orienté radialement vers l'extérieur, recouvre la tige de la vis de serrage 15, ce qui fait que la tête i5a de cette vis et l'écrou b sont en appui contre les arêtes de chaque bombement 14 consi- déré (figure 1), et que, comme le montre la figure 2, ledit écrou b à plusieurs pans pénètre par l'un de ses pans dans la rigole externe de la membrure 17, en vue d'interdire une rotation. Des tronçons 14a latéralement adjacents au bombement 14 sont solidarisés par soudage, par des zones P1 et P2 de soudure par points, avec les ailes 18 et avec des régions 11' intercalées entre ces ailes 18 et la'membrure 17. Les tronçons 14a délimitent un parallélogramme et, tout comme une ligne ou plan rectiligne V reliant les zones P1 et P2 de soudure par points, ils forment un angle aigu 1 du côté tourné à l'écart de l'interstice entre les mâchoires de serrage 12 et 13 (figure 1). Le nombre des zones de soudure par points prévu sur chaque tronçon 14a peut être supé- rieur à deux. Lorsque les mâchoires de serrage 12 et 13 sont ainsi réalisées et agencées, la force de serrage exercée par la vis 15 est répercutée non seulement sur les régions médianes 11', mais également sur les ailes 18 situées sur les bords de la bande 11 du collier. Par conséquent,lors du serrage, les ailes 18 s'appli- quent fermement contre les tubes 3 et contribuent dans une plus large mesure au blocage axial de ces tubes 3. Le fait que les tron- çons 14a et le plan de liaison V soient coudés de l'angle Pl offre l'avantage que les zones P1 et P2 de soudure par points sont soumises à une contrainte moins forte qu'en l'absence du coudage ( P1 = 90 )' En outre, ce coudage agit dans une plus large mesure à l'encontre d'une rotation (ou d'un basculement)des mâchoires de serrage autour d'un axe s'étendant perpendiculairement à la bande 11 du collier. La patte 16 est munie d'une membrure (non représentée) qui, correspondant à la membrure 17 et s'étendant sans interruption sur toute la longueur de ladite patte 16 dans le sens circonféren- tiel du collier de serrage 2, s'engage également dans la gorge - annulaire 10 du manchon I et coiffe la membrure 17 sur.sa face radialement interne. Ladite patte 16 présente en outre des ailes 20 correspondant aux ailes 18. Lorsque, une fois les tubes 3 introduits dans l'accouplement emboîtable, la vis de serrage 15 est serrée et que le collier 2 est ainsi bandé, les nervures 6 et les flancs 7, 8 et 9 subissent sensiblement une déformation telle que la matière constituant le manchon 1 accuse une compression radiale et une dilatation axiale au voisinage des nervures 6 et à proximité de parois 21 contiguës à la nervure 4; en revanche, du fait que les ailes 18 sont finalement pressées contre la face externe des tubes 3, ces ailes ploient sensiblement radialement vers l'extérieur. La com- pression et la dilatation du matériau constituant le manchon se traduisent par une plus grande surface d'étanchement entre les tu- bes 3 et le manchon 1, au fur et à mesure que la force de serrage s'amplifie. De surcroît, la résistance du manchon I augmente à l'encontre d'un coudage de l'un des tubes, ou d'un coudage des deux tubes l'un par rapport à l'autre. Les ailes 18 assurent un soutien supplémentaire des tubes 3 empêchant un coudage, tout en exerçant un effet de rappel élastique par suite de leur allure inclinée et de leur flexion. Le soutien du collier sur les tubes 3 par l'intermédiaire des ailes 18 évite par ailleurs une forte compression du manchon 1 au-delà de sa limite d'élasticité, et contribue au blocage axial des extrémités des tubes. La membrure 17 confère ainsi un effet d'articulation en cas de coudage de l'un des tubes 3. Lors d'un tel coudage, cet effet d'articulation empe- che dans une large mesure un soulèvement du manchon 1 au voisinage de l'autre extrémité de tube, et donc un défaut d'étanchéité. Conjuguée à la gorge annulaire 10, la membrure 17 contribue, tout ic conne les ailes 18, au blocage axial du manchon 1 dans le collier de serrage 2 après l'introduction des extrémités des tubes dans ce manchon 1, ainsi qu'au centrage dudit manchon 1 dans ledit collier 2. Ainsi, le matériau constituant le manchon est comprimé par la membrure 17 à proximité de la nervure 4 entre les extrémités des tubes, ce qui accentue l'effet d'étanchement. Même lorsque les tubes présentent des diamètres différents, par exemple lorsque le diamètre externe de l'un des tubes 3 est plus fort que le diamètre externe nominal de l'autre tube 3 pour lequel l'accouplement emboitable est conçu, cet accouplement peut être comprimé davantage dans la région du tube le plus petit, pratiquement jusqu'au diamètre de ce tube,tandis qu'il conserve un diamètre plus fort au voisinage du tube 3 le plus grand, sans pour autant que la paroi 21 accuse une compression notablement moindre du côté du plus petit tube. En outre, une étanchéité à la û5 face frontale du tube de plus grand diamètre est également assurée par la venue au contact du flanc 9. Les flancs inclinés 7 selon la figure 3 facilitent l'engagement des extrémités des tubes dans le manchon 1. Lorsque les tubes 3 sont soumis à des forces axiales de traction ayant tendance à extraire ces tubes 3 l'un de l'autre, 3?0 les flancs détalorinés 8 (figure 3) des nervures 6 facilitent, de concert avec les flancs obliques 7, un alignement des nervures 6 à une position radiale grâace à la force de frottement entre ces nervures 6 et les tubes 3, ainsi qu'une réduction du diamètre interne desdites nervures 6 impliquant une accentuation de l'effet d'étanchéité de ces dernières. Le diamètre du fond des gorges annulaires 5, augmentant en direction des nervures 6, empêche ces nervures 6 de s'enrouler sur elles-mêmes vers l'intérieur lors de l'insertion des tubes 3 dans le manchon 1. La membrure 17 et la membrure ménagée dans la patte 16 entre les mâchoires de serrage 12 et 13 offrent l'avantage consistant en ce que l'axe médian longitudinal de la vis de serrage 15, et par conséquent la force de serrage appliquée par cette vis, peu- vent agir sur lesdites mâchoires 12 et 13 à une distance plus faible du plan tangentiel de la bande 11 du collier. Par consé- quent, pour une force de serrage prédéterminée, un couple de flexion plus faible est imposé aux mâchoires 12 et 13. En outre, à cause de la possibilité de venue en prise de la vis de serrage 15 dans les membrures, il se produit une diminution de la flexion de cette vis 15 causée par une venue en contact de ladite vis avec la face externe de la bande du collier, lorsque la force de ser- rage croît (et que les mâchoires de serrage sont très éloignées l'une de l'autre d'une manière correspondant à un grand diamètre des tubes). Cela autorise l'application d'une grande force de serrage. Pour permettre une pénétration plus profonde de la vis de serrage 15 dans la membrure de la patte 16 et éventuellement dans la membrure 17, les rayons de courbure desdites membrures peuvent être choisis plus grands que ceux illustrés sur la figure 3. Ils peuvent en particulier être choisis suffisamment grands pour que la membrure 17 reçoive partiellement la tête cylindrique 15a de la vis 15. Dans l'exemple de réalisation représenté, la patte 16 est ména- gée d'un seul tenant avec la bande 11 du collier. Cependant, il est également possible de rapporter cette patte 16 par soudage sur la face radialement interne de l'une des extrémités dé la bande du collier. Dans les deux cas, cette bande décroît de largeur au moins dans sa zone de transition avec la patte, de telle sorte qu'elle puisse être engagée entre les ailes 18 de son autre extré- mité. L'exemple de réalisation selon la figure 5, sur laquelle on a seulement représenté l'une des moitiés d'un tronçon extrême du collier de serrage 2 étant donné que l'autre moitié est identique à la première, se distingue de l'exemple de réalisation d'après les figures 1 à 3 uniquement par la conception de tronçons 14b et par le nombre et la disposition de zones P1, P2 et P3 de soudure par points. Les tronçons 14b sont sensiblement plus larges que le bom- bement 14 dans le sens périphérique du collier, un angle P2 est légèrement plus petit (plus aigu) que l'angle P1, et une troisième zone P3 de soudure par points est éloignée, de l'interstice du collier (franchi par la patte 16), d'une distance plus grande que l'arête du bombement contre laquelle porte respectivement l'écrou ou la tête de la vis de serrage. Sur la figure 5, la zone P1 est plus éloignée de l'interstice du collier que la zone P3. Dans cette forme de réalisation, les zones P1 à P3 sont soumises à une contrain- te encore plus faible, tout en augmentant le couple de rotation antagoniste empêchant un basculement des mâchoires de serrage 12 et 13. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'accouplement décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2559569- REVENDICATIONS 1. Accouplement emboîtable pour relier les extrémités de deux tubes, comprenant un manchon en caoutchouc pour recevoir les ex- trémités des tubes et un collier de serrage qui entoure ce manchon et présente une bande, ledit manchon comportant sur sa face in- S terne une nervure centrale périphérique destinée à venir s'appli- quer contre les faces frontales des tubes, une gorge annulaire respective située de part et d'autre de la nervure centrale et dont le flanc adjacent à cette nervure centrale accuse un diamètre croissant de la nervure centrale vers l'extrémité réceptrice du manchon, ainsi que, à chaque extrémité réceptrice, une nervure périphérique axialement externe dont le flanc axialement externe est d'un diamètre décroissant de l'extrémité réceptrice vers la nervure centrale, accouplement dans lequel la bande du collier coiffe les faces extrêmes du manchon. par des ailes coudées sen- Y I Y L - I r r h t Un exemple de réalisation de l'invention fait l'ob- jet de la description suivante avec les figures un à quatre du dessin à l'appui. Les figures un à quatre montrent des montages pour une installation de chauffage central avec accumulateur comme source de chaleur, et les organes de réglage et de commande respectifs. point de-branchement 16. Au point 21 est en outre reliée la conduite de retour 12 munie d'un clapet antiretour 25 et qui se termine au serpentin échangeur de chaleur 11. Les deux aimants 14 et 24 des électrovalves 15 et 23 sont reliés respectivement par une ligne 26 ou 27 au dispositif de commande et de réglage 28 qui comprend un générateur de consignes 29 et est rélié par une ligne 30 à une sonde thermométrique 31 qui contrôle la tempé- rature d'un local déterminé, chauffé par un radiateur 18 du circuit de chauffage 32. Ce circuit se compose des éléments 16 à 23. Mentionnons encore que l'accumulateur 3 comporte aussi son propre circuit régulateur de température. C'est ainsi qu'à son intérieur 8 est prévue une sonde sI - - - _ - - - _ -