Brevet FR2607572A1 — publié le 19880603

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT D'EXTREMITES LISSES DE CONDUITS TUBULAIRES. La présente invention se rapporte à des dispositifs d'accouplement de tubes et, plus particulièrement, à un dispositif d'accouplement du type destiné à des extrémi- tés lisses de conduits tubulaires, ce dispositif compre- nant un corps annulaire circonférentiellement ininterrom- pu, ainsi qu'une garniture assurant l'étanchéité de l'ex- térieur d'une extrémité de tube. Un dispositif d'accouplement d'un type connu, desti- né à des extrémités lisses de conduits tubulaires, est réalisé sous la forme d'un manchon cylindrique présentant, à une extrémité, une dépouille intérieure dans laquelle sont logées une garniture annulaire et une bague de pous- sée. Cette ba ue de poussée, normalement ininterrompue dans le sens circonférentiel, es. déplacée axialement i.5 contre la garniture, par des boulons orientés axialement. La compression axiale de la garniture, qui en résulte, a pour effet que cette garniture s'étend radialement vers l'intérieur,contre l'extérieur du conduit tubulaire avec lequel elle forme un joint étanche. Lorsque le corps du 2C dispositif d'accouplement forme une seule pièce indivi- duelle, la bague de poussée est difficile à fabriquer et à insérer dans la dépouille intérieure, du fait que son diamètre définitif doit être plus grand que celui de l'alésage du dispositif d'accouplement. Un dispositif d'accouplement d'un type connu, pour une extrémité lisse de conduit tubulaire, revêt la forme d'une enveloppe ou corps cylindrique qui est conçu pour coulisser sur le conduit tubulaire devant être accouplé. Des boulons de serrage, orientés radialement et traver- sant la paroi du corps, enserrent l'extérieur du tube pour bloquer ce dernier à demeure dans le corps. Un joint étanche, entre le corps du dispositif et l'extrémité du tube,est établi par une garniture annulaire qui se trouve dans une dépouille intérieure ménagée dans le corps. La garniture est comprimée c.ontre la surface extérieure du tube par une bague de poussée, elle aussi disposée dans la dépouille intérieure. Cette bague est poussée à force contre la garniture, de façon à la déplacer contre la sur- face du tube sous l'action de boulons de poussée orientés axialement. Lesdits boulons sont vissés dans des trous pratiqués autour de la circonférence d'une face extrême du corps du dispositif d'accouplement. Le problème soulevé par l'assemblage de la bague de poussée, dans la dépouille intérieure du corps du dispo- sitif d'accouplement, s'est traduit par une fabrication difficile, et par conséquent onéreuse de dispositifs du type décrit, conformes à l'art antérieur. L'un des procé- dés classiques, pour fabriquer la bague, consiste à ca- landrer une barre aplatie pour lui donner la forme d'une boucle, puis à solidariser ses extrémités par soudage. Cette bague, dont les extrémités se chevauchent afin de réduire son diamètre, est mise en place dans la dépouille à travers l'extrémité du corps. Cette bague est ensuite soumise à expansion, puis ses extrémités sont soudées pour former une bande ininterrompue. La production de la bague et sa mise en place dans le corps réclament un tra- vail considérable et augmentent notablement les coûts du dispositif d'accouplement. Il est particulièrement diffi- cile de produire et d'assembler des bagues, de cette ma- nière, pour des tubes de dimensions relativement modestes, par exemple des tubes ayant des cotes inférieures à envi- ron 20,3 cm. Une variante de procédé, connue dans l'art antérieur, consiste à fabriquer tout d'abord une bague de poussée jusqu'à sa forme définitive, puis àl'emprisonner dans une dépouille intérieure délimitée par deux parties de corps distinctes. Après que la bague y a été insérée, ces par- ties du corps sont solidarisées et soudées circonféren- tiellement dans le plan de la dépouille. Cette dernière approche est relativement onéreuse, du fait qu'elle exige la production de parties séparées constitutives d'un corps, suivie de leur assemblage par un soudage assurant l'étanchéité. L'invention fournit un dispositif perfectionné pour accoupler des conduits tubulaires à extrémités lisses, dont les coûts de fabrication soient réduits grâce à une simplification de sa production et de l'assemblage de ses éléments constitutifs. Conformément à l'invention, une bague de poussée de ce dispositif se compose de multiples segments séparés, qui sont assujettis mécaniquement les uns aux autres dans la dépouille logeant la garniture. La structure d'assujettissement mutuel mécanique empêche à coup sûr les segments de la bague d'être dissociés ou perdus lors de la manipulation, de l'expédition et du montage. Cette structure d'assujettissement mutuel sup- prime la nécessité de souder la bague en une boucle sans fin ou, en variante, de solidariser par soudage les élé- 2C ments du corps d'un dispositif d'accouplement autour d'une bague préfabriquée. D'une manière optimalement avantageu- se, la bague est assujettie dans le corps au moyen d'élé- ments qui former.t un seul tenant avec ceux habituellement utilisés dans un dispositif d'accouplement, ce qui suppri- me la dépense due à la présence d'organes distincts de re- tenue ou de fixation. Dans la forme de réalisation préférentielle, la ba- gue est assujettie mécaniquement,au stade de l'assembla- ge, en faisant coulisser axialement les segments de cette bague, dans la dépouille, pour qu'ils viennent s'appli- quer contre des surfaces complémentaires ménagées sur le corps. Ces segments sont ensuite verrouillés à demeure en positionnant la garniture, dans la dépouille, de façon à interdire un mouvement rétrograde desdits segments pro- voquant leur extraction. Dans la forme de réalisation préférentielle, les segments de la bague de poussée sont munis de goujons solidaires destinés à faire saillie dans des trous axiaux, pratiqués dans le corps et associés à des bou- lons de poussée. Les goujons possèdent une longueur suf- fisante pour maintenir les segments provisoirement en place lors de l'installation consécutive de la garniture. Une fois cette garniture installée, les segments de la bague sont retenus de manière libérable à l'intérieur du corps. La garniture s'oppose à un mouvement axial des- dits segments, et un mouvement radial de ces segments est empêché par l'interaction des goujons et des trous qui les reçoivent. Une caractéristique importante de l'invention réside dans la configuration des segments, qui leur permet d'être assemblés dans la dépouille intérieure logeant la garni- ture, sans qu'ils interfèrent les uns avec les autres, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des interstices circonférentiels entre ces segments dans le plan de coo- pération avec la garniture, et sans que la dépouille re- cevant cette garniture doive présenter une longueur axia- le inutilement grande. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des des- sins annexés sur lesquels: la figure I est une vue en perspective d'un disposi- tif d'accouplement réalisé conformément à l'invention, solidarisant deux conduits tubulaires; la figure 2 est une coupe fragmentaire du dispositif d'accouplement, selon la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une perspective fragmentaire à échel- le agrandie du dispositif d'accouplement, illustrant les segments de la bague de poussée lors de leur assemblage dans la dépouille recevant la garniture; et la figure 4 est une perspective fragmentaire, mon- trant les segments de la bague de poussée et la garniture en condition assemblée. Il convient à présent de se référer aux dessins, qui illustrent un dispositif d'accouplement 10 installé sur deux tronçons de tuyaux en acier, ou autres conduits ri- gides 11 destinés à acheminer des fluides. Ces conduits Il possèdent typiquement des extrémités lisses, dépour- vues de filetages, brides, gorges et configurations ana- logues. Le dispositif 10 se prête tout particulièrement à la réparation ou à la modification de canalisations tu- bulaires existantes du fait qu'il peut, par exemple, être implanté sur l'extrémité d'un tube sectionnée à un empla- cement souhaité le long d'une canalisation existante, sans exiger aucune préparation supplémentaire telle que le taillage de filets ou le soudage d'une bride sur l'ex- trémité du tube nouvellement formée. Le dispositif d'accouplement 10 présente une enve- loppe ou corps cylindrique 12 fabriqué, de préférence, a partir d'une tubulure d'acier sans soudures ou d'un autre matériau adéquat. Darns l'exemple illustré, ce dispositif 0 solidarise des extrémités 13 de tubes d'un diamètre éçal, et des extrémités opposées 14 dudit dispositif 10 sent sensiblement identiques. Le corps 12 possède une pa- roi cylindrique 16 qui est délimitée, dans le sens ra- dial, par une surface cylindrique interne 17 et une sur- face cylindrique externe 18. La surface interne 17 déli- rite un alésage 19, danr.s lecuel chaque extrémité 13 d'un tube est logée. Une dépouille intérieure 21 est ménagée dans la surface interne 17 du corps 12, au voisinage de chaque extrémité 14. Comme l'illustre la figure 2, la dé- pouille 21 est de section rectangulaire lorsqu'elle est observée dans un plan radial par rapport à l'axe du corps 12. Cette dépouille comprend des faces radiales opposées 22, 23, ainsi qu'une surface cylindrique 24. Dans l'exem- ple illustré, la profondeur radiale de la dépouille inté- rieure 21représente approximativement la moitié de l'épais- seur de la paroi 16 du corps, et la longueur axiale de cette dépouille correspond approximativement au triple de sa profondeur radiale. Une série de trous radiaux taraudés 26,espacés angu- lairement, est pratiquée autour de la circonférence de l'extrémité 14 du corps du dispositif d'accouplement. Ces trous 26 se trouvent, dans le sens axial, à mi-distance entre une face extrême 27 du corps 12 et la face radiale adjacente 22 de la dépouille. Une vis ou boulon de serra- ge 28, vissé dans chacun des trous radiaux 26, est desti- né à venir s'appliquer sur l'extérieur de l'extrémité 13 du tube, et à l'enserrer. Des trous taraudés 29 orientés axialement, s'étendant de la face extrême 27 jusqu'à la face 22 de la dépouille, sont ménagés sur le corps 12 en des points espacés angulairement, en alternance avec les trous 26 associés aux boulons de serrage. Ces trous axiaux 29 reçoivent des boulons de poussée 31. Une bague de poussée 32, comprenant de multiples segments curvilignes 33, est incorporée dans la dépouille intérieure 21 sur un côté de celle-ci adjacent à la facE extrême 27 du corps du dispositif. Dans l'exemple illus- tré, les segments 33 sont au nombre de trois, et chacun sous-tend un arc sensiblement égal à 120 degrés lorsqu'il est observé le long de l'axe du corps 12. Les segments 33 sont substantiellement identiques les uns aux autres. La bague de poussée 32, formée associativement par les seg- ments 33, est destinée à comprimer axialement une garni- ture annulaire 34 en élastomère mise en place, dans la dépouille 21, sur un côté de celle-ci éloigné de la face extrême 27. Des surfaces externes 36 et internes 37 des segments 33 présentent un centre de courbure qui corres- pond à l'axe médian du corps 12, lesdites surfaces étant globalement cylindriques. Comme le révèle la figure 2, les segments 33 présentent une section globalement rec- tangulaire dans un plan s'étendant radialement par rap- port à leur centre de courbure, l'un de leurs coins ou bords 38 étant arrondi pour favoriser leur mise en place dans la dépouille 21. Une face antérieure ou interne 39 de chaque segment 33, située dans un plan radial trans- versal à l'axe du corps 12, est destinée à venir direc- tement en prise avec la garniture 34, en la comprimant axialement. Sur une face radiale 41 tournée à l'opposé de la garniture 34, le segment 33 présente des goujons soli- daires saillants 42. Ces goujons 42 sont dimensionnés plus petits que les trous 29 et sont conçus pour coïncider avec ceux desdits trous qui leur correspondent, et dans lesquels ils s'engagent. Dans l'exemple illustré, les goujons 42 de chaque segment 33 sont au nombre de deux, sont sensiblement identiques et globalement cylindriques, et présentent des axes s'étendant à chaque fois parallè- lement au centre de courbure du segment. Chacun des gou- jons 42 possède une longueur au moins égale au double de son diamètre, et cette longueur représente au moins la moitié de la longueur axiale du corps principal (désigné par 43) du segment 33, mesurée entre les faces 39 et 41. Le diamètre des goujons 42 est dimensionné pour conférer une assise relativement lâche dans les trous 29 associés aux boulons de poussée. Des faces extrêmes 44 d'un seg- ment 33 se trouvent dans des plans orientés radialement par rapport au centre de courbure dudit segment; et la longueur de courbure des segments 33 est dimensionnée de telle sorte que, en condition intégralement assemblée dans la dépouille 21, seul un interstice relativement étroit empêchant une interférence soit réservé entre les faces 44 considérées,qui sont respectivement adjacentes. La longueur axiale totale du segment 33, comprise entre la face antérieure interne 39 et une face extrême distale des goujons, n'excède pas la longueur axiale de la dépouille 21 entre les faces 22 et 23. Chaque extrémi- té curviligne du segment présente une encoche 46 qui in- terrompt la face postérieure 41 et qui, dans cette ré- gion, diminue localement la longueur axiale du segment. L'encoche 46 est délimitée par une surface 47, qui se trouve sensiblement dans un plan transversal au centre ou à 1 'axe de courbure du segment 33, et par une surface in- terférente 48 située, pour l'essentiel, dans un plan s'étendant radialement à partir dudit axe. Les segments 33 sont économiquement produits sous la forme de pièces en acier venues de coulée, et ils peuvent être utilisés essentiellement dans leur condition brute de fonderie. Lorsque la garniture 34 n'est pas encore mise en place, les deux premiers segments 33 sont installés dans le corps 12 d'une manière simple, en les introduisant ra- dialement dans la dépouille 21 et en les tirant ensuite axialement vers l'arrière en direction de la face extrême 27, de sorte que leurs goujons respectifs 42 glissent dans les trous axiaux 29 qui leur sont respectivement as- sociés. La mise en place du troisième ou dernier segment 33 s'opère de manière similaire, les encoches 46 assurant un jeu avec les extrémités curvilignes adjacentes des segments 33 antérieurement mis en place. Si ces encoches 46 n'étaient pas présentes dans le segment 33 installé en dernier, les longueurs des segments étant maintenues in- tégrales pour éviter qu'ils soient séparés par des in- terstices notables, ce dernier segment ne pourrait pas être mis en place du fait que ses extrémités interfére- raient avec les extrémités des segments adjacents mis en place. Par simplicité, tous les segments 33 sont munis d'encoches 46. Ces encoches 46, qui réduisent en effet la longueur de courbure des segments sur leur côté axiale- ment postérieur, c'est-à-dire sur les côtés associés à la face extrême 44, diminuent à cet endroit la longueur effective de courbure des segments, mais ne provoquent aucune discontinuité de la face opposée 39 qui est en contact avec la garniture 34. Une solution alternative, apportée à ce problème d'interférence, consiste à augmen- ter la longueur axiale de la dépouille 21, de telle sorte qu'elle soit au moins égale au double de celle des corps principaux 43 des segments 33. La longueur axiale de la garniture 34 est similairement augmentée. Une fois que ces segments 33,ont tous été mis en place, la garniture 34 est positionnée dans la dépouille intérieure 21. De préférence, cette garniture 34 est une bague annulaire ininterrompue en un élastomère approprié présentant, comme illustré sur la figure 2, une section globablement rectangulaire dans un plan radial. Le maté- riau constituant cette garniture est suffisamment flexi- ble pour autoriser sa déformation, de manière qu'elle franchisse l'alésage 19 pour pénétrer dans la dépouille 21, et il est suffisamment rigide pour qu'elle soit d'elle-même fiablement retenue dans ladite dépouille. torsque la garniture 34 est installée, les segments 33 sont verrouillés mécaniquement à demeure. La garniture 34 empêche les segments 33 d'accomplir un mouvement axial notable vers l'avant,dans les dépouilles 2i; et l'inter- action ou le verrouillage mutuel, entre les goujons 42 et les surfaces des trous axiaux taraudés 29, empêche un mouvement notable desdits segments 33 dans le sens radial. L'ensemble comprenant le corps 12, les segments 33 de la bague de poussée et la garniture 34 peut être manipulé, expédié et installé de manière sure, sans aucun risque que les segments 33 chutent de leur emplacement. Le dispositif d'accouplement 10 est mis en place ern le faisant coulisser sur l'extrémité 13 du tube, jusqu'à ce que cette dernière soit engagée suffisamment à l'inté- rieur par rapport à la garniture 34. Les boulons de ser- rage 28 sont bloqués contre l'extérieur du conduit 11, de manière à enserrer fermement ce conduit et à l'empé- cher d'être extrait du dispositif d'accouplement 10. Les boulons de poussée 31 sont ensuite vissés dans leurs trous 29 de manière qu'ils s'appliquent à force contre les ex- trémités des goujons 42, et qu'ils entraînent ou poussent les segments 33 dans le sens axial, contre la garniture 34. Du fait que cette garniture 34 est comprimée axiale- ment par la face opposée 23 de la dépouille et qu'elle est comprimée radialement par la surface externe 24 de cette dépouille, ladite garniture est obligée de s'éten- dre radialement vers l'intérieur, contre la surface ex- terne de l'extrémité 13 du tube. Le serrage des boulons de poussée 31 se poursuit jusqu'à ce que la garniture 34 forme un joint étanche aux fluides avec l'extérieur du conduit. Ce conduit 11 peut être mis en service aussitôt après. Si on le souhaite, le dispositif d'accouplement 10 peut être soudé sur le conduit à ses extrémités et en travers les boulons de serrage 28 et de poussée 31, d'une manière connue. Les principes de l'invention sont adapta- bles à d'autres types d'accouplements et d'ajustements de conduits, y compris ceux dans lesquels des conduits de diamètres différents sont solidarisés, ou bien dans les- quels la garniture et la bague de poussée sont prévues sur l'un seulement des côtés d'un dispositif d'accouple- ment, l'autre côté étant relié à un conduit ou à une cuve d'une manière différente, par exemple par des soudures, par des brides boulonnées ou par des moyens similaires. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) d'accouplement de conduits tubu- laires, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps annulaire (12) circonférentiellement ininterrompu, ce corps présentant un alésage circulaire (19) pour recevoir l'extrémité (13) d'un conduit (11); une dépouille (21), destinée à une garniture annulaire et ménagée, dans le corps, concentriquement autour de l'alésage circulaire; un moyen (28) pour retenir l'extrémité (13) du conduit dans l'alésage; une garniture déformable (34), logée dans la dépouille (21); une bague de poussée (32) cir- conférentiellement interrompue, logée dans le corps au voisinage immédiat de la garniture; un moyen (31) situé sur le corps (i2) et actionnable, de l'extérieur de ce corps, pour pousser axialement la bague (32) vers la gar- niture (34), de façon à comprimer axialement cette garni- ture et à l'obliger de se contracter radialement autour de l'extérieur du conduit (11), en formant avec celui-ci un joint étanche; et un moyen (42), situé sur le corps (i2) et rendu respectivement efficace et inefficace en fonction de la présence ou oe l'absence de la garniture (34) dans la dépouille (21), en vue d'un assujettissement mutuel mécanique des segments (33) dans le corps. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'assujettissement mutuel (42) réagit à un mouvement axial de la bague de poussée (32) dans une direction opposée à celui accompli par le moyen de poussée (31). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la garniture (34), lorsqu'elle est logée dans la dépouille (21), s'oppose à un mouvement axial de la bague de poussée (32) et à un éventuel désengagement du moyen d'assujettissement mutuel (42). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen d'assujettissement mutuel (42) empêche efficacement un mouvement radial notable de la ba- gue de poussée (32), vers l'intérieur. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la bague de poussée (32) comprend de mul- tiples segments séparés (33), la dépouille (21) e.t lesdits segments (33) présentant une configuration propre à per- mettre à chacun desdits segments d'être assemblé dans la- dite dépouille, avec mouvement radial depuis l'intérieur du corps (12), tout en évitant des interstices importants entre lesdits segments (33) adjacents à la garniture (34), au stade final de leur mise en place dans ladite dépouil- le (21). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'au moins l'un des segments (33) de la ba- gue de poussée présente une encoche (46) à l'une de ses extrémités curvilignes, pour permettre sa mise en place dans la dépouille (21) en tant que dernier segment, tout en réduisant la longueur axiale de ladite dépouille (21) nécessaire pcur permettre la pénétration intégrale, dans le sens radial, de ladite extrémité curviligne dans la- dite dépouille. 7. Dispositif (10) d'accouplement de conduits tubu- laires, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps annulaire (12) circonférentiellement ininterrompu, pré- sentant une face extrême (27) et un alésage circulaire (19) pour recevoir l'extrémité lisse (13) d'un conduit (11) franchissant la zone de ladite face extrême, ce corps renfermant une dépouille intérieure (21) concentrique au- dit alésage; une série de boulons de serrage (28) orien- tés radialement, traversant des trous associés (26) mé- nages axialement dans le corps (12), entre la face extré- me (27) et la dépouille intérieure, en des emplacements espacés circonférentiellement; de multiples boulons de poussée (31) orientés axialement, qui traversent des trous associés (29) entre ladite face extrême et ladite dépouil- le intérieure, en alternance avec lesdits boulons de ser- rage (28); de multiples segments curvilignes (33) d'une bague de poussée, disposés dans ladite dépouille (21) et formant associativement, sur leurs côtés tournés à l'op- posé de ladite face extrême (27), une bague annulaire de poussée (32) s'étendant sensiblement dans le sens radial, des interstices de dimension négligeable étant réservés aux extrémités curvilignes de ces segments, chacun desdits segments (33) présentant de multiples saillies (42) orien- tées axialement, qui lui sont associées, s'engagent dans lesdits trous axiaux (29) et empêchent lesdits segments (33) d'effectuer un mouvement notable vers l'intérieur, dans le sens radial; et une garniture annulaire déforma- ble (34) qui est logée dans ladite dépouille (21), sur un côté desdits segments (33) tourné à l'opposé de ladite face extrême (27), et qui s'oppose à un mouvement axial desdites saillies (42) à partir desdits trous axiaux (29).