Brevet FR2571120A1 — publié le 19860404

Dispositif de joint universel pour tube La présente invention se rapporte à un dispositif de joint universel pour tube et, plus particulièrement, à des perfectionnements du dispositif du type qui convient particulièrement à l'utilisation pour le raccordement de tubes servant de conduits de fluide dont le diamètre intérieur est compris entre 20 mm et 100 mm. Un exemple typique, parmi divers modèles connus de joint universel pour tube, est représenté sur la figure 1 de la demande de certificat d'utilité japonais n0 55187689,et également illustré par la figure 11 des dessins annexés à la présente description pour la commodité de spécification de sa construction particulière. Il comprend un corps CH de raccord, présentant une paroi sphérique intérieure concave SP1, et une rotule BM à paroi sphérique convexe SP2 disposée en contact glissant relatif avec la paroi sphérique concave SP1 précitée,de sorte qu'un tube inséré P peut se déplacer angulairement dans toutes les directions par rapport au corps de raccord CH. Avec cette construction particulière suivant l'art antérieur, il faut nécessairement diviser le boîtier CH du raccord en deux pièces, à savoir un corps de raccord CB et un chapeau vissé CN, afin de permettre l'assemblage de la rotule BM avec le boîtier CH. Toutefois, cette construction en deux parties du boîtier de raccord CH présente un inconvénient du fait du risque de fuite de fluide au filetage TH et de l'augmentation du prix de fabrication. En outre, la surface de contact glissant entre les parois sphériques SP1 et SP2 est relativement grande et, par conséquent, une extrême précision de la finition de surface de ces parois sphériques SP1, SP2 est nécessaire pour permettre un mouvement glissant doux entre les parois SP1, SP2, ce qui exige une main-d'oeuvre expérimentée-et conduit également à une augmentation du prix de fabrication.D'autre part, il faut nécessairement utiliser au moins deux an neaux d'étanchéité SR1, SR2, associés à des gorges pour leur montage, ce qui provoque également une augmentation du prix et du traitement de fabrication. La présente invention vise donc à éviter sensiblement les divers inconvénients ci-dessus de la construction de joint universel pour tube suivant l'art antérieur. L'invention a pour objet un dispositif perfectionné de joint universel pour tube qui permet une fabrication à un prix inférieur à celui du dispositif suivant l'art antérieur. L'invention a également pour objet un dispositif perfectionné de joint universel pour tube qui permet un mouvement relatif télescopique et de flexion entre le dispositif et un tube associé, tout en maintenant une bonne étanchéité. L'invention vise également un dispositif perfectionné de joint universel pour tube qui permet d'obtenir une étanchéité suffisante au moyen d'un seul anneau d'étanchéité. L'invention a encore pour objet un dispositif perfectionné de joint universel pour tube qui permet une construction du boîtier de raccord en une seule pièce. Suivant l'invention, on obtient un dispositif de joint universel pour tube qui comprend : un boîtier de raccord comportant une cavité principale ménagée à l'intérieur de façon å être interposée entre un orifice d'embouchure et une cavité secondaire, en communication avec ces derniers, la cavité principale étant définie par une paroi intérieure sphérique concave du corps du boîtier ; deux anneaux fendus, axialement espacés et disposés symétriquement dans la cavité principale, leurs parois circonférentiellesextérieures inclinées étant placées en contact glissant relatif avec la paroi intérieure sphérique concave de la cavité principale, chacune des parois circonférentielles extérieures inclinées étant de préférence sous la forme d'une partie de paroi sphérique convexe, chacun des anneaux fendus étant déformable,pour réduire sa dimension diamétrale afin de l'introduire à travers l'orifice d'embouchure dans la cavité principale, et expansible dans la cavité principale, pour prendre sa position de travail ; et un anneau d'étanchéité interposé entre les deux anneaux fendus, l'anneau d'étanchéité servant d'élément d'espacement pour les deux anneaux fendus. L'invention est décrite ci-après en détail, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale d'un mode de réalisation du dispositif de joint pour tube,conforme à l'invention ; la figure 2 est une coupe longitudinale d'un corps de raccord la figure 3 est une vue en perspective d'un anneau fendu, dans sa position de travail la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 la figure 5 est une vue en perspective de l'anneau fendu, dans son état déformé la figure 6 est une coupe longitudinale illustrant la relation télescopique entre le dispositif de joint pour tube et un tube associé la figure 7 est une vue semblable à la figure 6 mais illustrant la relation de flexion entre le dispositif de joint pour tube et le tube associé les figures 8 à 10 sont des coupes longitudinales illustrant des exemples d'application de l r invention à un accouplement universel de tubes ; et la figure Il est une coupe longitudinale d'un exemple de construction de joint universel pour tube suivant l'art antérieur. On se reporte maintenant aux dessins annexés. Un dispositif JA de joint universel pour tube, conforme à l'invention, comprend un boîtier de raccord 10 dans le corps duquel est ménagé un espace intérieur creux, pour la réception d'une partie d'extrémité d'un tube P sur lequel est monté le dispositif de jonction JA. Plus particulièrement, l'espace intérieur creux peut comprendre un orifice d'embouchure 11, une cavité principale 13 et une cavité secondaire 16, toutes ces parties étant alignées axialement, en communication les unes avec les autres, comme représenté sur la figure 2. L'orifice d'embouchure 11 est défini par une première paroi intérieure 12 qui peut, de préférence, être une paroi conique dont le diamètre augmente vers l'extérieur (de gauche à droite sur la figure 2). La cavité principale 13 peut être adjacente à l'orifice d'embouchure 11 et elle est définie par une deuxième paroi intérieure 14 qui est une paroi sphérique concave, de sorte que la cavité principale est réduite diamétralement vers ses extrémités opposées 15 où elle présente le diamètre minimal D, comme indiqué sur la figure 2.La cavité secondaire 16 peut être adjacente à la cavité principale 13 et elle est définie par une troisième paroi interne 17 qui peut être une paroi conique dont le diamètre augmente vers l'extérieur (de droite à gauche sur la figure 2). Les configurations de l'orifice d'embouchure 11 et de la cavité secondaire 16 ne sont pas limitées à l'exemple représenté mais elles peuvent varier, à condition qu'on puisse obtenir un accouplement de tubes de flexibilité désirée Par exemple, les première et troisième parois intérieures 12, 17 peuvent être cylindriques, de façon à définir un orifice d'embouchure cylindrique (non représenté) et également une cavité secondaire cylindrique (non représentée) mais visible sur la figure 11. Toutefois, dans ce cas, le diamètre de l'orifice cylindrique d'embouchure et également celui de la cavité secondaire cylindrique doivent être assez grands pour permettre un accouplement flexible du tube, c'est-à-dire un montage relativement mobile angulairement du dispositif JA de joint de tube sur le tube T, comme représenté sur la figure 7.Un autre exemple d'une telle configuration de la cavité secondaire 17 est illustré sur la figure 10, dans laquelle la cavité secondaire est partiellement sphérique. En outre, si on le désire, une étroite cavité intermédiaire 18, définie par une courte paroi intérieure cylindrique 19, peut être interposée entre la cavité principale 13 et la cavité secondaire 17, comme représenté sur la figure 2. Une cavité intermédiaire analogue, non représentée, peut également être interposée entre l'orifice d'embouchure 11 et la cavité principale 13. A l'intérieur de la cavité principale 13 sont disposés symétriquement deux anneaux fendus 20, axialement espacés, présentant chacun. une petite paroi d'extrémité 21, sensiblement annulaire et coupée en 24, une grande paroi d'extrémité 22, sensiblement annulaire et coupée en 24, et une paroi circonférentielle extérieure inclinée 23 qui peut de préférence être sous la forme d'une partie de paroi convexe dont le rayon de la sphère est sensiblement égal à celui de la paroi sphérique concave 14 de la cavité principale 13, de sorte qu'on peut obtenir un contact glissant doux entre les parois 14, 23. Toutefois, dans un cas particulier où le rayon sphérique de la paroi 14 est très grand, la paroi 23 peut être remplacée par une paroi conique, non représentée, pour faciliter la fabrication.Chacun des anneaux fendus 20 est placé dans la cavité principale 13, sa petite paroi d'extrémité 21 étant dirigée vers l'extrémité correspondante 15 de la-cavité principale 13. Chacun des anneaux fendus 20 peut être réalisé en résine synthétique appropriée, de nature sensiblement rigide mais élastiquement déformable, par exemple en "DULACON" (marque déposée) fabriqué par Celanese Corp. U.S.A. Si on le désire, on peut également réaliser l'anneau fendu 20 en matière métallique, par exemple en acier inoxydable, à condition que l'anneau 20 ne soit pas trop rigide, c'est-àdire de paroi trop épaisse, pour empêcher la déformation élastique de l'anneau 20 comme représenté sur la figure 5. Chacun des anneaux 20 élastiquement déformables est fendu en 24 sur les figures 3 et 4, pour obtenir deux parois d'extrémité opposées 25, 26 (figure 5),coupées transversalement,qui sont légèrement espacées l'une de l'autre de manière à laisser entre elles un certain intervalle (non représenté) lorsque l'anneau 20 n'est soumis à aucune force de compression extérieure. Par contre, lorsque des forces extérieures de compression F1, F2 (figure 4) sont appliquées diamètralement à l'anneau 20, celui-ci diminue de diamètre, contre son expansibilité élastique, jusqu'à ce que les parois d'extrémité opposées 25, 26 viennent en contact mutuel étroit, comme représenté sur les figures 1, 3, 4. Ainsi, lorsque l'anneau fendu 20 est dans sa position de travail représentée sur la figure 1, sa paroi circonférentielle extérieure 23 est pressée contre la paroi sphérique concave 14 de la cavité principale 13, par l'expansibilité de l'anneau fendu 20, ce qui a pour effet que l'anneau 20 est retenu en place dans la cavité principale 13,en contact de frottement avec celle-ci. Lorsqu'on applique des forces extérieures F3, F4 (figure 4) en sens inverse sur les parties d'extrémité 27, 28 de l'anneau fendu 20, celui-ci peut être déformé de façon à ce que les parties d'extrémité 27, 28 se chevauchent mutuellement, comme représenté sur la figure 5. Par conséquent, le diamètre extérieur maximal de l'anneau fendu 20 peut être réduit de d1 (figure 4) à d2 (figure 5), d1 étant plus grand que D (figure 2) tandis que d2 est plus petit que D. Ainsi, pour l'assemblage, les anneaux fendus 20 peuvent être insérés,par l'orifice d'embouchure 11,dans la cavité principale 13. Lorsqu'on relâche les forces extérieures ap pliquées F3, F4,après l'insertion dans la cavité principale, chacun des anneaux fendus se détend pour prendre sa position de travail, comme représenté sur la figure 1.Puisque les anneaux fendus 20 peuvent être de cette façon facilement assemblés avec le boîtier de raccord 10, il n'est plus nécessaire de préparer la construction usuelle en deux pièces du boîtier de raccord. Egalement à l'intérieur de la cavité principale 13 est disposé un anneau déformable 30 d'espacement et d'étanchéité, par exemple un joint torique, qui est interposé entre les deux grandes parois d'extrémité opposées 22, comme représenté sur la figure 1. Lorsqu'on monte le dispositif JA de joint de tube sur le tube P, l'anneau d'espacement et d'étanchéité 30 est déforme de force par une paroi circonférentielle extérieure de la partie d'extrémité du tube inséré P, ce qui procure une étanchéité connue au liquide entre le corps 10 du boîtier de raccord et le tube inséré P, comme représenté sur les figures 6 et 7. On comprend facilement que l'anneau déformable 30 sert non seulement d'anneau usuel d'étanchéité mais également d'élément d'espace cement pour maintenir une certaine distance entre les joints fendus opposés 20.La section transversale et la configura tion d'un corps annulaire de l'anneau d'étanchéité 30 peuvent être prédéterminées à volonté. Si on le désire, une plaque annulaire déformable 29 (figure 10), de préférence réalisée en "Dulacon" déjà cité, peut entre interposée entre chaque anneau fendu 20 et l'anneau 30 d'espacement et d'étanchéité. La plaque annulaire 29 peut être un joint, pour améliorer l'effet d'étanchéité contre les fuites de liquide par un petit intervalle entre les parois#'extrémité coupée opposées 25, 26,dans la partie coupée 24 de l'anneau 20, ou bien elle peut être une cale d'espacement pour le réglage du jeu. La partie d'extrémité du tube P peut de préférence comporter deux butées espacées, pour empêcher un mouvement axial excessif du tube P. Dans les modes de réalisation illustrés, une telle butée est sous la forme d'un anneau d'arrêt 32, de type connu, enclenché élastiquement dans une gorge annulaire ménagée dans la paroi circonférentielle extérieure de l'extrémité du tube, et une autre de ces butées est sous la forme d'une collerette annulaire 33 solidaire du tube P. Pour l'assemblage, on déforme un premier anneau fendu 20, au moyen de forces extérieures de compression diamétralement appliquées å l'anneau, comme représenté sur la figure 5, et on l'insère, dans son état déformé et avec-sa petite paroi d'extrémité 21 dirigée vers l'avant, à travers l'orifice d'embouchure 11 et dans la cavité principale 13. L'anneau fendu inséré 20 est libéré des forces extérieures appliquées, dans la cavité principale 13, de sorte qu'il se détend,du fait de sa nature élastique,et prend sa position de travail. Ensuite, l'anneau fendu inséré 20 est mis en position correcte de façon à ce que sa petite paroi d'extrémité 21 soit adjacente à la paroi d'extrémité intérieure 15 de la cavité principale 13. L'anneau 30 d'étanchéité et d'espacement est alors inséré à travers l'orifice d'embouchure 11, dans la cavité principale 13, de façon à ce que l'anneau inséré 30 d'espacement et d'étanchéité soit en contact avec la grande paroi d'extrémité 22 de l'anneau fendu 20 inséré en premier. Enfin, on insère un deuxième anneau fendu 20 dans la cavité principale 13, de la même manière que ci-dessus, mais avec sa grande paroi d'extrémité 22 dirigée vers l'avant, de sorte que la grande paroi d'extrémité 22 se trouve en contact avec l'anneau inséré 30 d'espacement et d'étanchéité. De cette façon, les premier et deuxième anneaux fendus 20 et l'anneau 30 d'espacement et d'étanchéité peuvent être très facilement assemblés avec le boStier de raccord 10 construit en une seule pièce. En utilisation,le dispositif JA de joint de tube est monté sur un tube associé P, par insertion, de façon à ce qu'un bout P' (figures 6 et 7) du tube P se trouve dans la cavité secondaire 16. Ainsi, l'anneau 30 d'espacement et d'étanchéité est obligé de se déformer sous pression par une paroi circonférentielle extérieure de la partie d'extrémité P du tube introduit et il est limité dans un espace annulaire défini par une partie de la paroi sphérique concave 14, les grandes parois annulaires d'extrémité opposées 22 et la paroi circonférentielle de la partie d'extrémité du tube introduit. On peut facilement obtenir un effet d'étanchéité désiré, par choix d'une dimension appropriée de l'anneau d'espacement et d'étanchéité à utiliser. Le tube inséré P est mobile axialement dans les deux sens par rapport au dispositif JA de joint de tube, dans une plage limitée, tout en maintenant un effet d'étanchéité désiré, ce qui a pour conséquence que non seulement on peut facilement effectuer un réglage de longueur dans des canalisations tubulaires mais également on peut éviter le risque de détérioration du dispositif JA de joint de tube qui peut exister lorsqu'une pression de fluide très élevée est appliquée axialement au tube inséré P, par exemple. En outre, puisque les parois circonférentielles 23 des anneaux fendus 20 sont en contact glissant relatif avec la paroi intérieure sphérique concave 14 du boîtier de raccord 10, le tube inséré P est mobile angulairement dans toutes les directions par rapport au dispositif JA de joint de tube, tout en conservant un effet d'étanchéité désiré. Ainsi, le dispositif JA de joint de tube suivant l'invention peut servir de joint universel de tube. La figure 8 illustre un exemple de construction de joint universel de tube dans laquelle le dispositif JA de joint de tube conforme à l'invention est utilisé par paires, afin d'accoupler deux tubes opposés P1 et P2. Les deux dispositifs JA de joint de tube sont rendus solidaires au moyen d'un filetage 31. Chacun des tubes P1, P2 est mobile axialement par rapport aux dispositifs JA de joint de tu be, dans une certaine plage limitée définie par une distance entre l'anneau d'arrêt 32 et la collerette d'arrêt 33, tout en maintenant l'étanchéité désirée au liquide. En outre, chacun des tubes P1, P21 est mobile angulairement dans toutes les directions par rapport aux dispositifs JA de joint de tube, tout en maintenant l'étanchéité désirée au liquide, sensiblement de la même façon que dans le cas de la figure 7. La figure 9 illustre un autre exemple d'application de l'invention au raccordement universel de tubes, dans lequel deux dispositifs espacés JA de joint de tube sont montés sur un tube de jonction P3. Chacun des dispositifs JA de joint de tube est mobile non seulement axialement mais également angulairement par rapport au tube P3. Le repère 34 désigne un soufflet élastique connu, monté sur les extrémités opposées des boîtiers de raccord 10, pour une raison connue d'étanchéité. La figure 10 illustre encore un autre exemple d'application de l'invention à l'accouplement universel de tubes, dans lequel des joints annulaires 29 sont incorporés de façon à recouvrir les grandes parois d'extrémité 22 des anneaux fendus et un capuchon d'étanchéité 35 est emmanché sur chacune des extrémités opposées des boîtiers de raccord 10. Le tube de jonction P3 ne comporte pas de collerettes d'arrêt 33 puisque les capuchons d'étanchéité opposés 35 remplissent sensiblement la fonction des collerettes 33. Les cavités secondaires 16 peuvent être obtenues par un procédé de gonflement connu Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1. Dispositif de joint universel pour tube, comprenant un boîtier de raccord (10) qui comporte un espace intérieur axial formé dans son corps, cet espace intérieur axial comprenant une cavité principale (13)interposée entre un orifice d'embouchure (11) et une cavité secondaire (16) en communication avec elle, la cavité principale étant définie par une paroi intérieure sphérique concave (14) du corps du boîtier de raccord, caractérisé en ce que deux anneaux fendus (20), axialement espacés, sont disposés symétriquement dans la cavité principale (13), avec leurs parois cir conférentielles extérieures inclinées (23) placées en contact glissant relatif avec la paroi intérieure sphérique concave (14) du corps de boîtier de raccord, chacun des deux anneaux fendus (20) étant déformable, pour réduire sa dimension diamètrale de façon à ce qu'on puisse l'insérer par l'orifice d'embouchure (11) dans la cavité principale (13), et expansible à l'intérieur de la cavité principale pour prendre sa position de travail, et un anneau (30) d'espacement et d'étanchéité est interposé entre ces deux anneaux fendus. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des parois circonférentielles extérieures inclinées (23) des deux anneaux fendus (20) est sous la forme d'une partie de paroi sphérique convexe. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des anneaux fendus (20) comporte une petite paroi d'extrémité (21), sensiblement annulaire et une grande paroi d'extrémité (22), sensiblement annulaire. 4. Dispositif suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que chacun des anneaux fendus (20) comporte deux parois d'extrémité opposées (25,26), coupées transversalement, qui sont en butée l'une contre l'autre lorsque le dit anneau fendu (20) est dans sa position de travail à l'intérieur de la cavité principale (13). 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une cavité intermédiaire (18) est prévue entre la cavité principale 113) et la cavité secondaire (16). 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une plaque annulaire (29) est interposée entre l'anneau d'étanchéité (30) et au moins l'un des deux anneaux fendus (20).