Brevet FR2576389A1 — publié le 19860725

Dispositif de jonction entre deux tuyaux comportant des pièces d'appui escamotables La présente invention a pour objet un dis- positif de jonction entre deux tuyaux comportant des pièces d'appui escamotables. Cette invention est uti- lisable pour tous les raccordements de tuyaux, quelle que soit la forme des collets. Le raccordement entre deux tuyaux fait l'objet d'une attention toute particulière dans cer- taines applications. Ainsi, dans un générateur de va- peur par exemple, les tuyaux sont soumis à des con- traintes thermiques et mécaniques qui sont en partie transmises au dispositif de jonction entre deux tuyaux consécutifs. Par ailleurs, ce dispositif doit assurer une liaison fiable et étanche dans le cadre des spé- cifications (température, pression,...) imposées. Les dispositifs de jonction habituellement utilisés comprennent deux collets rapportés en bout de chaque tuyau. Ces collets possèdent chacun un épaulement entre lesquels est disposé un joint d'étanchéité. La forme des épaulements dépend des joints qu'ils sont destinés à recevoir. Deux brides aptes à venir en appui contre les épaulements sont percées de trous traversés par des moyens de serrage (boulons, tirants,...). Ceux-ci exercent une force tendant à rapprocher les deux brides et à comprimer le joint. Avec ce type de dispositif, les brides doi- vent être mises en place sur les tuyaux avant La fixation des collets en bout de tuyau, car le diamè- tre intérieur des brides est nécessairement inférieur au diamètre extérieur des collets. Pour la même rai- son, le démontage de la bride nécessite la découpe des collets, ce qui est préjudiciable à la fiabilité de l'installation et coûteux. La présente invention a justement pour objet un dispositif de jonction entre deux tuyaux pourvus chacun d'un collet de diamètre extérieur don- né, apte à comprimer un- joint d'étanchéité entre ces deux collets, ce dispositif comportant deux brides percées de trous alignés et de diamètre intérieur in- férieur au diamètre extérieur des collets, de façon à pouvoir venir en appui contre ces derniers, et des moyens de serrage traversant les trous formés dans Les brides afin d'appliquer sur celles-ci une force qui tend à les rapprocher et à comprimer le joint entre Les collets, et permettant de pallier les in- convénients précédemment mentionnés. Plus précisément, au moins l'une des brides comprend une bague cylindrique externe, de diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur des col- lets, et des pièces d'appui disposées à l'intérieur de ladite bague et dans lesquelles sont formés les- dits trous, chaque pièce d'appui étant articulée sur une face latérale de la bague afin de pouvoir bascu- ler dans une position d'effacement dans laquelle le diamètre interne de la bride correspond sensiblement au diamètre interne de la bague. Avantageusement, chaque pièce d'appui est articulée sur la bague autour d'un axe disposé sensi- blement tangentiellement à la face périphérique in- terne de la bague. De façon avantageuse, les pièces d'appui sont composées de deux séries de pièces d'appui dis- posées alternativement, les pièces d'appui de la pre- mière série comportant des faces latérales perpendi- culaires audit axe et les pièces d'appui de la secon- de série comportant des faces latérales parallèles auxdites faces latérales des pièces d'appui voisines de la première série. Le dispositif seLon L-'invention est donc démontable sans nécessiter La découpe des collets, il permet de plus t'utilisation de collets "tirés" de La masse des tuyaux lors de la fabrication de ces tuyaux, les brides étant disposées ensuite derrière les collets après basculement desdites pièces d'appui par dessus l'épaulement des collets. De préférence, les pièces d'appui sont ar- ticulées soit sur la face latérale de la bague en vis-à-vis de l'autre bride, soit sur la face latérale de la bague opposée à l'autre bride. De préférence, les moyens de serrage com- prennent des tirants enfilés dans les trous des bri- des ou des tirants vissés dans les trous de l'une des brides. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus précisément de La des- cription qui suit, donnée à titre explicatif mais nullement limitatif, en référence aux figures an- nexées sur lesquelles: - la figure 1 représente, en coupe partiel- le, un premier mode préféré de réalisation du dispo- sitif selon l'invention, - la figure 2 représente, en coupe partiel- le, un second mode de réalisation selon l'invention, - la figure 3 représente en coupe suivant le plan AA de la figure 1, la bride du dispositif située le plus près du plan AA, et plus particulière- ment, les pièces d'appui et leur articulation, et - la figure 4 est une vue comparable à la figure 3 représentant une variante de réalisation dans laquelle la bride représentée du dispositif com- prend des pièces d'appui différentes. Le dispositif de jonction selon l'inven- tion est représenté sur la figure 1 selon un mode préféré de réaLisation. Ce dispositif permet Le raccordement de deux tuyaux 2 et 4. Ces tuyaux 2, 4 sont pourvus à Leur extrémité de deux colLets 6, 8 respectivement. Sur La figure 1, deux types de coLLets sont représen- tés. Le collet 6 est une pièce soudée -à L'extrémité du tuyau 2, aLors que Le collet 8 est "tiré" de La masse du tuyau 4 Lors de sa fabrication. On peut bien sûr envisager deux colLets soudés aux extrémités des tuyaux ou deux coLLets tirés de La masse des tuyaux. Les extrémités en vis-à-vis des colLets 6, 8 s'emboî- tent de teLLe sorte qu'un joint d'étanchéité 10 est Logé entre ces deux extrémités. La forme des extrémi- tés des colLets dépend du type de joint utiLisé, sur la figure 1 un joint "en S". La surface Latérale du collet 6 possède un épaulement 12 de forme tronconique orienté vers le tuyau 2. Le collet 8 possède également un épaulement 14 tronconique orienté vers le tuyau 4. Deux brides 16, 18 susceptibles de venir en appui contre lesdits épauLements 12, 14 sont placées respectivement autour des collets 6, 8. La bride 16 comporte une bague cylindrique externe 20 dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du collet 6. Sur la figure 3, la bride 16 est représen- tée selon le plan de coupe AA de la figure 1. Des pièces d'appui 22 sont disposées à l'intérieur de la bague 20. Ces pièces d'appui 22 ont une forme de sec- teur cylindrique, le rayon de courbure de Leur face extérieure correspondant au rayon intérieur de la ba- gue 20, leur permettant de s'appliquer contre la face intérieure 23 de cette bague 20. Ces pièces 22 sont de plus découpées radiaLement par rapport à un axe 24 défini par les tuyaux 2, 4 et les collets 6, 8 per- mettant ainsi l'existence d'un jeu 26 entre ces piè- ces 22. La face intérieure de ces pièces d'appui 22 possède un épaulement 28 tronconique apte à s'appli- quer contre l'épaulement 12 tronconique du collet 6. Chacune des pièces 22 est pourvue d'une languette 30 en saillie sur une de leurs faces laté- rales et dirigée vers la bague 20. Cette languette 30 vient s'intercaler entre deux chapes 32, 34 érigées sur la face latérale correspondante de la bague 20. Un axe 36 est disposé dans un trou percé selon un même alignement dans les deux chapes 32, 34 et dans la languette 30. De préférence, ledit trou et donc l'axe 36 sont perpendiculaires à l'axe 24 et disposés tangentiellement à la face intérieure 23 de la ba- gue 20. Les pièces d'appui sont percées de trous 38 parallèlement audit axe 24. Avantageusement ces trous 38 et les languettes 30 sont alignés radialement par rapport à l'axe 24. La bride 18 est semblable à la bride 16 précédemment décrite. Elle possède une bague externe , des pièces d'appui 42 articulées sur une des fa- ces latérales de cette bague 40 et aptes à s'appli- quer contre l'épaulement 14 du collet 8 correspon- dant. La bride 18 comporte des trous 44 disposés sen- siblement selon un même alignement avec les trous 38. Les trous alignés 38, 44 sont traversés par des tirants 46 comportant chacun à une extrémité une tête 48 apte à venir en appui contre la face latérale correspondante de la pièce d'appui 42 et à l'autre extrémité un bout fileté 50. Un écrou 52 est vissé sur ce bout fileté 50 et vient s'appliquer contre la face latérale correspondante de la pièce d'appui 22 par l'intermédiaire d'une rondelle 54. Avantageusement, les surfaces d'appui 56, 58 entre la tête 48 et la pièce d'appui 42 et entre la rondelle 54 et la pièce d'appui 22 sont sphériques. Ces surfaces d'appui 56, 58 associées au jeu existant entre les trous 38, 44 et les tirants 46 correspon- dant permettent d'exercer sur ces tirants un effort purement axial sans risque de flexion. Lors du serrage des tirants 46, les efforts sont transmis aux pièces d'appui 22, 42, puis aux collets 6, 8 par la coopération des épaulements 12, 14, 28 qui tendent alors à se rapprocher en compri- mant le joint d'étanchéité 10. La conicité des épau- lements 12, 14, 28 permet un centrage automatique des brides 16, 18. Les pièces d'appui viennent en appui contre la face interne 23 des bagues 20, 40. Pour que la bague travaille en traction pure et qu'il n'y ait pas de reprise d'effort par les articulations 30, 32, 34, 36, certains jeux sont nécessaires. Un jeu important en rotation doit exister entre l'axe 36 et les chapes 32, 34 alors qu'un guidage précis en translation est nécessaire entre la languette 30 et les chapes 32, 34. Sur la figure 1, le dispositif de jonction selon l'invention est représenté en position de fonc- tionnement, c'est-à-dire lorsque les tuyaux 2, 4 sont raccordés. Lors du montage ou du démontage du dispo- sitif, les brides 16, 18 peuvent passer autour des collets 6, 8 en escamotant les pièces d'appui 22, 42 comme le représente partiellement la figure 3 (les trois pièces d'appui 22 au bas de la figure 3). Les pièces d'appui basculent dans une position d'efface- ment dans laquelle le diamètre interne des brides 16, 18 correspond sensiblement au diamètre interne des bagues 20, 40 lui-même supérieur au diamètre exté- rieur maximum des collets. Cette disposition permet donc avantageuse- ment de démonter les brides, pour par exemple les remplacer, sans-couper les collets puis Les ressou- der. On peut de plus utiliser un collet "tiré" de la masse du tuyau, comme le collet 8 du tuyau 4, pour lequel une bride classique est difficilement utilisable. Le montage de la bride correspondante 18 s'effectue par effacement des pièces d'appui puis par remise en place de ces pièces. L'utilisation d'un collet de ce type est très avantageuse au niveau de l'encombrement et de plus évite les soudures qui de- mandent des opérations de contrôle, de reprise, de traitements thermiques, . toujours onéreuses et longues. De plus, le dispositif selon l'invention permet une répartition des efforts avantageuse pour..DTD: la fiabilité; les pièces d'appui travaillant en com- pression pure et la bague en traction pure, alors que les brides des dispositifs classiques travaillent également en flexion, ce qui est nettement moins fa- vorable. Un second mode de réalisation du dispositif de jonction entre deux tuyaux 60, 62 selon l'inven- tion est représenté sur la figure 2. Les extrémités des tuyaux 60, 62 sont pour- vues de collets 64, 66 respectivement de forme clas- sique. Ces collets 64, 66 comportent chacun un épau- lement droit 68, 70. Les extrémités des collets 64, 66 sont susceptibles de se rapprocher en comprimant un joint d'étanchéité 72, par exemple torique. Deux brides 74, 76 aptes à venir en appui contre les épaulements 68, 70 sont disposées autour des collets 64, 66. La bride 74 est escamotable et semblable à la bride 16 de la figure 1. Elle comporte une bague cylindrique externe 78 sur laquelle sont articulées des pièces d'appui 80 aptes à venir en appui contre l'épauLement 68 du collet 64 et percées de trous 82 paraLLèles à t'axe 84 défini par Les tuyaux 60, 62 et les colLets 64, 66. La bride 76 est de type classique, c'est-à- dire qu'elle comprend une bague cylindrique 84, per- cée de trous 86 alignés avec les trous 82 de la bride 74, apte à venir en appui contre l'épaulement 70 du collet 66. -L'exemple de réalisation représenté sur la figure 2 comprend une bride escamotable 74 et une bride classique 76, mais on peut évidemment envisager d'utiliser deux brides escamotables 74. Des tirants 88 sont disposés dans les trous alignés 82, 84. Le trou 86 est par exemple fileté et chaque tirant 88 comprend à chaque extrémité un bout fileté 90, 92. Le bout fileté 90 est vissé dans le trou 86 et un écrou 94 est vissé sur le bout fileté 92 de manière à serrer une rondelle 96 contre la pièce d'appui 80 correspondante. Le serrage des tirants 88 permet d'appliquer les brides 74, 76 contre les épau- lements 68, 70 et de comprimer le joint d'étanchéi- té 72. Le dispositif représenté sur la figure 2 est un exemple de la combinaison possible entre une bride classique 76 et une bride selon l'invention 74. La bride classique correspond alors par exemple à l'utilisation d'un collet classique 66 soudé à l'ex- trémité du tuyau 62 avec tous les désavantages liés à la soudure. La bride escamotable 74 correspond par exemple à l'utilisation d'un collet 64 "tiré" de la masse du tuyau 60. Les pièces d'appui 80 de cette bride 74 basculent selon une position d'effacement (en traits mixtes dans le bas de la figure 2) dans laquelle le diamètre interne de la bride 74 corres- pond sensiblement au diamètre interne de La bague 78 lui-même supérieur au diamètre extérieur du collet 64. Le montage et le démontage de La bride 74 est donc possible sans couper le collet 64. On peut bien sûr envisager un type de ti- rants identique à celui du premier mode de réalisa- tion (figure 1) ou de type analogue. Une variante de réalisation de la bride du dispositif selon la figure 3 est représentée sur la figure 4. Les pièces ou parties du dispositif repré- senté sur la figure 4 similaires aux pièces ou par- ties du dispositif représenté sur la figure 3 ont des références identiques. Des pièces d'appui sont disposées à l'inté- rieur de la bague 20 de la bride 16. Ces pièces d'appui se décomposent en deux séries de pièces d'appui disposées alternativement. Les pièces d'ap- pui 121 de la première série comportent des faces latérales 127 perpendiculaires à l'axe 36 de l'arti- culation 30, 32, 34, 36 décrite précédemment à l'aide de la figure 3. Les pièces d'appui 122 de la seconde série comportent des faces latérales 129 parallèles auxdites faces latérales 127 des pièces d'appui 121 voisines de la première série. Cette disposition permet d'obtenir, en basculant d'abord les pièces d'appui 121 de la pre- mière série, un déplacement des faces latérales 127 des pièces d'appui 121 parallèlement aux faces laté- raLes 129 des pièces d'appui 122. En conséquence, on réduit de façon avanta- geuse le jeu 26 existant entre les pièces d'appui. Les tirants 46 sont enfilés dans les trous 38 des pièces d'appui 121, 122 de la même façon que pour le dispositif de la figure 3. Bien entendu, La description ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple, toutes modifications dans les formes de réalisation peuvent être envisa- gées sans modifier le principe fondamental de L'in- vention. On peut par exemple envisager des formes de collets très différentes suivant les conditions de fonctionnement, Le joint d'étanchéité et les brides correspondantes utilisés. On peut envisager des coL- Lets soudés ou des coLLets tirés de la masse. Les articulations 30, 32, 34, 36 des pièces d'appui peuvent être situées sur l'une quelconque des faces latérales des brides. Une articulation disposée côté tuyau est représentée sur la figure 1 en traits mixtes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de jonction entre deux tuyaux (2, 4; 60, 62) pourvus chacun d'un collet (6, 8; 64, 66) de diamètre extérieur donné, apte à comprimer un joint d'étanchéité (10; 72) entre ces deux col- lets, ce dispositif comportant deux brides (16, 18; 74, 76) percées de trous alignés (38, 44; 82, 86) et de diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur des collets, de façon à pouvoir venir en appui contre ces derniers, et des moyens de serrage (46; 88) tra- versant les trous (38, 44; 82, 86) formés dans les brides afin d'appliquer sur celles-ci une force qui tend à les rapprocher et à comprimer le joint entre les collets, caractérisé en ce qu'au moins l'une des- dites brides comprend une bague cylindrique externe (20, 40; 78), de diamètre intérieur supérieur au diamètre extérieur des collets et des pièces d'appui (22, 42; 80) disposées à l'intérieur de ladite bague et dans lesquelles sont formés lesdits trous, chaque pièce d'appui étant articulée sur une face latérale de la bague afin de pouvoir basculer dans une posi- tion d'effacement dans laquelle le diamètre interne de la bride correspond sensiblement au diamètre in- terne de la bague. 2. Dispositif selon La revendication 1, ca- ractérisé en ce que chaque pièce d'appui est articu- lée sur la bague autour d'un axe (36) disposé sensi- blement tangentiellement à la face périphérique in- terne de la bague. 3. Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les pièces d'appui sont composées de deux séries de pièces d'appui disposées alternati- vement, les pièces d'appui (121) de la première série comportant des faces latérales (127) perpendiculai- res audit axe (36) et les pièces d'appui (122) de la seconde série comportant des faces LatéraLes (129) parallèles aux faces latérales (127) des pièces d'ap- pui (121) voisines de La première série. 4. Dispositif seLon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les piè- ces d'appui (22, 42; 80) sont articulées sur la face latérale de La bague d'une bride en vis-à-vis de l'autre bride. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les piè- ces d'appui sont articulées sur la face latérale de la bague d'une bride opposée à l'autre bride. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de serrage comprennent des tirants (46) compo- sés d'une tige cylindrique munie d'une tête (48) sus- ceptible de venir en appui sur une des brides (18) et d'un bout fileté (50) sur lequeL est vissé un écrou_ (52), une rondelle (54) étant intercalée entre cet écrou et l'autre bride (16). 7. Dispositif seLon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces d'appui (56, 58) de la tête (48) et de la rondelle (54) sur les brides respectives sont sphériques. 8. Dispositif de jonction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins un desdits trous (86) d'une des brides (84) est fileté et que le moyen de serrage correspon- dant comprend une tige (88) filetée aux deux extrémi- tés, l'une des extrémités (90) étant vissée dans le trou fileté (86), un écrou (94) étant vissé sur l'au- tre extrémité (92) et une rondelle (96) étant inter- calée entre cet écrou et l'autre bride (74) corres- pondante. 9. Dispositif selon La revendication 8, caractérisé en ce que La surface d'appui entre la rondelle (96) et la bride (74) correspondante est sphérique.