Brevet FR2601109A1 — publié le 19880108

PIECE DE RACCORD ENTRE UN ELEMENT MECANIQUE RIGIDE ET UN TUBE FLEXIBLE L'invention a trait à une pièce de raccord entre un élément mécanique rigide et un tube flexible dans lequel circule un fluide sous 15 haute pression. Pour l'acheminement de fluides à relativement haute température, par exemple supérieure à 100 C, et sous une haute pression, par exemple à 8000 kilopascals (80 bars), il est courant d'utiliser des tubes flexibles reliant, par exemple la sortie de matière d'un organe de 20 pompage disposé au-dessus du fût de matière à l'entrée de l'organe de distribution et/ou de traitement du fluide. Par fluide et dans la suite de ce mémoire, on entend des produits présentant généralement une grande viscosité telles des huiles de pétrole, des matières thermoplastiques, par exemple à base de caoutchouc et plus particulièrement i base 25 de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène, tous matériaux appliqués notamment dans les industries automobiles et verrières. Pratiquement solides à température ambiante - un caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylane à poids moléculaire de 8000 à 15000 selon STANDINGER ayant par exemple une viscosité voisine de 115 Mooney au bout de huit heures et 30 à 40C - ces matériaux doivent être travaillés à des températures souvent largement supérieures à 100 C - et exercent alors des pressions encore supérieures parfois à 30000 kilopascals. Lorsque ces fluides sont distribués au moyen de tubes flexibles, constitués de tubes intérieur et extérieur en caoutchouc armés d'une trame métallique centrale, 35 on utilise tant pour des raisons de sécurité que de technologie des tubes de petits diamètres, inférieurs i 10 mm raccordés à leur entrée et sortie de la manière suivante. La trame métallique est tout d'abord dénudée sur quelques centimètres puis on fait pénétrer de force, à la presse, une pièce de raccord constituée de deux éléments métalliques. 2 601109 Le premier élément est constitué par un tube creux dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur du flexible et d'extrémité tronconique amincie. Il se prolonge i son autre extrémité par une portion de plus large diamètre extérieur formant une embase. Le tube est pourvu au voisinage de cette embase d'un filetage extérieur sur lequel est vissé le second élément constitué d'une collerette venant buter sur l'embase. Cette collerette se prolonge par une seconde portion filetée dont le diamètre intérieur correspond au diamètre du flexible. Lorsque la pièce de raccord est mise en place, opéra10 tion facilitée par la forme tronconique du tube, cette seconde portion filetée de la collerette vient i être vissée sur la trame métallique dénudée du flexible. De plus pour une meilleure étanchéité, le filetage porté par le tube creux est d'une longueur plus grande que celle nécessaire au vissage de la collerette sur le tube creux, de sorte que 15 celui-ci est partiellement vissé dans le tube caoutchouc intérieur du flexible. Un tel raccord présente un point faible au niveau de l'extrémité tronconique du tube creux, le fluide acheminé par le flexible exerçant une pression très importante en raison du rétrécissement de la 2C section. Expérimentalement, on constate des ruptures de raccords pour des pressions dépassant 8500 kilopascals avec des flexibles de plus de 700 mm2. Cette limitation technique est d'autant plus ennuyeuse que comme indiqué précédemment - la technologie des tubes flexibles permet elle d'endurer pour des mêmes sections des pressions supérieures à 25 30000 kilopascals. De plus ce type de raccord est d'un montage délicat qui ne peut être effectué qu'en usine, en pratique le fabricant de tubes flexibles les fournit avec raccords, ce qui n'est pas toujours pleinement satisfaisant pour l'utilisateur qui par exemple pour le développement de nouvelles machines souhaite disposer de raccords qu'il 30 peut monter à volonté. L'invention a pour but une pièce de raccord entre un élément mécanique rigide et un tube flexible susceptible de résister à des pressions de travail très élevées, par exemple supérieures à 30000 kilopascals. L'invention a également pour objet un raccord de montage 35 simplifié. Une pièce de raccord selon l'invention comprend trois éléments montés autour du tube flexible, une pièce tubulaire creuse renflée à une extrémité en une tête cylindrique et enfoncée dans le tube flexible, un conduit interne de verrouillage placé dans la pièce tubu- laire creuse et un collier de serrage. La pièce tubulaire creuse est essentiellement caractérisée en ce qu'elle porte sur sa périphérie des éléments grippants dans le tube intérieur en caoutchouc du flexible et i son extrémité opposée à la tête une portion conique fendue sur sa 5 hauteur de manière à s'ouvrir légèrement lorsqu'on force le conduit interne de verrouillage à s'avancer dans la pièce tubulaire. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont détaillés dans la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention, faite ci-après en référence aux dessins annexés qui représen10 tent: figure 1: un schéma d'ensemble d'un raccord selon l'invention comportant essentiellement un tube flexible, une pièce tubulaire creuse, un conduit intérieur de verrouillage et un collier de ser15 rage, figure 2: une coupe diamétrale de la pièce tubulaire creuse représentée à la figure 1, figure 3: une coupe diamétrale du conduit intérieur de verrouillage de la figure 1. 20. figure 4 : une vue de face du collier de serrage D. Selon l'invention, le raccord s'établit par la coopération de quatre éléments qui contribuent à son étanchéité; le flexible A luimême, une pièce tubulaire creuse B renflée à une extrémité en une tête par exemple cylindrique 1 et enfoncée dans le flexible A, un conduit 25 interne de verrouillage C et un collier extérieur D maintenant l'ensemble. Le tube flexible A comporte par exemple deux tuyaux souples concentriques en caoutchouc, séparés par une armature formée d'une trame métallique et est de préférence habillé d'une résistance thermosta30 tée. Ce type de flexible est capable d'endurer des pressions importantes, de l'ordre de par exemple 30000 kilopascals pour une section de passage égale à par exemple 1200 mm2 et un diamètre extérieur de 55 mmn. Pour la mise en oeuvre du raccord selon l'invention, le flexible A est simplement coupé à la longueur voulue, sans dénudage, 35 par exemple à l'aide d'une scie à métaux. La pièce tubulaire creuse B, détaillée à la figure 2 comporte une section droite 2, dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur du flexible, et à diamètre intérieur constant et renflée à une extrémité par exemple en une tête de raccordement cylindrique 1 mu- nie de trous calibrés 3 pour la fixation du raccord, par boulonnage ou autres moyens équivalents, sur un organe métallique tel par exemple l'organe de pompage ou de distribution du fluide circulant au travers du flexible. L'extrémité 4 de la pièce tubulaire creuse B opposée à la 5 tête 1 a une section intérieure légèrement tronconique allant en s'évasant. Cette portion conique de la pièce tubulaire creuse est fendue, par exemple quatre fois sur toute sa hauteur, de sorte que les quatre pans 5 ainsi formés peuvent s'ouvrir en corolle ce qui assure le blocage de la pièce tubulaire B dans le flexible A. Ce blocage est encore 10 amélioré si, de préférence, de l'extrémité tronconique jusqu'à un point P situé à proximité de la tête 1, soit par exemple sur plus des troisquarts de la section droite 2, on usine - pour y former des dents 6 la périphérie de la pièce tubulaire dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de la section d'ouverture du flexible. 15 Ces dents 6 assez larges, de par exemple 10 mm de hauteur, permettent un grippage de la pièce tubulaire dans le flexible en pénétrant dans le tube caoutchouc intérieur du flexible A. D'autres moyens équivalents à ces dents usinées peuvent être utilisés tel un filetage d'un pas de l'ordre de la hauteur des dents. Grâce à ces dents 6 -ou à ce filetage20 la pénétration de la pièce tubulaire B est relativement facile et il n'est pas nécessaire d'utiliser une presse d'emboutissage, une simple masse étant au plus nécessaire. Cette pièce tubulaire B est en outre pourvue intérieurement d'un filetage fin 7 usiné dans sa portion droite, allant de préférence 25 jusqu'à la base de la portion conique. Ce filetage fin 7 est destiné au montage du conduit intérieur de verrouillage C décrit plus en détail à la figure 3. Ce conduit intérieur de verrouillage C est constitué d'un tube creux 8 pouvant être placé dans la pièce tubulaire B. Son contour 30 extérieur 9 permet son parfait emboîtement dans celle-ci; il présente donc de même une section droite 10 et une section conique 11 allant en s'évasant. Le canal de circulation du fluide 12 présente lui-aussi une section élargie 13 dans la section tronconique ceci afin de faciliter la circulation du fluide comme il sera expliqué plus après. Revenons à la périphérie du conduit de verrouillage C o nous trouvons un filetage fin usiné 14 le long de la section droite 10 et correspondant exactement au filetage 7 de la pièce tubulaire B. Enfin pour visser le conduit intérieur C dans la pièce tubulaire B à l'aide d'un outil par exemple cruciforme, l'extrémité du conduit intérieur op- posée a l'extrémité tronconique est de préférence pourvue d'encoches, représentées ici au nombre de quatre. Pour le montage du raccord, le tube flexible A est tout d'abord tronçonné i la longueur souhaitée et on place par un vissage 5 rapide le conduit intérieur de verrouillage C dans la pièce tubulaire B. Celle-ci est alors enfoncée dans le tube intérieur 16 en caoutchouc du flexible A. Eventuellement on peut encore améliorer la résistance du raccord par une soudure de la paièce tubulaire B sur la trame métallique du tube flexible A. Cette étape accomplie, on positionne précisément 10 grâce à l'outil cruciforme le conduit intérieur C dans la pièce tubulaire B. En vissant le conduit C, on comprime plus fortement la portion conique 4 dont les pans fendus 5 s'écartent, assurant ainsi une parfaite étanchéité. Enfin pour maintenir l'ensemble, on fixe un collier D représenté à la figure 4. Ce collier D est formé de deux demi-brides 17 boulonnées l'une à l'autre (trous 18). De préférence, ces demi-brides 17 ont un diamètre intérieur 19 inférieur ou égal au diamètre extérieur du tube flexible A ainsi, comme il ressort de la figure 1 sous la référence 20, le tube flexible A se trouve comprimé, le collier D s'enfonçant dans le 20 tube caoutchouc du flexible A. Pour éviter que le tube flexible A ainsi pincé ne soit coupé, les demi-brides 17 ont de préférence des bords chanfreinés 21. Le raccord ainsi fixé, le montage par exemple sur l'organe de pompage peut se poursuivre de manière habituelle étant donné qu'il 25 s'agit de raccords pièce métallique contre pièce métallique, soit tête métallique 1 rigide contre tout autre organe en amont ou en aval du flexible. Le raccord peut éventuellement être thermostats, de même que le tube flexible A selon les techniques usuelles. Une température constante est en effet nécessaire pour l'acheminement de certains produits 30 tels par exemple des caoutchoucs à base de polyisobutylène utilisés pour réaliser des vitrages multiples. 11 doit être noté que d'une manière très avantageuse, les rétrécissements de la section de passage du fluide sont progressifs et que les pertes de charge au niveau du raccord. restent très faibles. Le mode de réalisation développé ci-dessus ne doit pas être entendu comme limitatif de l'invention. Ainsi, il a déji été indiqué que la pièce tubulaire A peut être munie sur sa périphérie non de dents 6 mais d'un filetage suivant une hélice de large pas ou d'autres moyens grippants équivalents desti- nés à simplifier la pénétration de la pièce tubulaire B dans le flexible. A la limite, cette pièce tubulaire peut être lisse et dans ce cas, sa mise en place est assurée par la pression du fluide circulant dans le flexible et entraînant l'ouverture en corolle des pans 5 de 1 'extré5 mité 4 de la pièce tubulaire B. Le système génère donc sa propre étanchéité, qui est d'autant plus assurée que la pression intérieure exercée par le fluide est grande. D'autre part, aux filetages fins portés par la pièce tubulaire B et le conduit intérieur de verrouillage C, on peut substituer 10 d'autres moyens de fixation ou même simplement de maintien du conduit intérieur C dans la pièce tubulaire B. En effet, lorsque le fluide circule de l'extrémité tronconique en direction de la tête, il exerce sur l'extrémité conique en premier lieu rencontrée du conduit intérieur C une très forte pression en raison du rétrécissement de la section de 15 passage. Cette pression est suffisante pour faire avancer légèrement le conduit intérieur C et assurer ainsi l'étanchéité et le verrouillage de la pièce tubulaire métallique B. Dans ce cas, il va de soi que les encoches en croix prévues pour l'outil cruciforme sont inutiles, même en présence de filetages, ces encoches peuvent d'ailleurs être remplacées 20 par tout autre moyen de vissage équivalent et permettant un accès simple au conduit C déjà placé dans la pièce tubulaire B. Un raccord selon l'invention est réalisé de préférence dans un matériau facile à usiner très précisément et non corrodable. Un tel raccord tient avec des fluides circulant à plus de 25 100 C, sous une pression supérieure à 8500 kilopascals et même à 30000 kilopascals. Ainsi avec un tube flexible commercialisé par la société NORMYDRO sous le référence FC 195/24, on a pu acheminer en vue de réaliser un cordon pour vitrages multiples, pendant 800 heures un caoutchouc butyl et polyisobutylène, à poids moléculaire de 8000 à 15000 30 selon STANDINGER et ayant à 40 C une viscosité voisine de 155 Mooney (mesurée avec un consistomêtre Mooney selon la recommandation ASTM D 1646-74) et exerçant une pression de près de 30000 kilopascals. REVENDICATIONS 1. Pièce de raccord entre un élément mécanique rigide et un tube flexible dans lequel circule un fluide i haute pression comportant une pièce tubulaire creuse B renflée i une extrémité en une tête 1 de 5 raccordement et enfoncée dans le tube flexible A, un conduit interne C de verrouillage de la pièce tubulaire B et un collier de serrage D. 2. Pièce de raccord selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce tubulaire creuse est pourvue a sa périphérie d'éléments grippants 6 dans le tube intérieur caoutchouc 16 du tube flexible A. 3. Pièce de raccord selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits éléments grippants sont en forme de dents 6. 4. Pièce de raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité 4 de la pièce tubulaire opposée à la tête 1 est conique et fendue de manière i ce que cette portion 15 s'ouvre en différents pans 5 lorsque le conduit interne C de verrouillage s'avance dans la pièce tubulaire B. 5. Pièce de raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce tubulaire B porte un filetage 7 interne correspondant à un filetage externe 14 porté par le conduit 20 intérieur C de verrouillage. 6. Pièce de raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit intérieur C de verrouillage à une extrémité élargie 13. 7. Pièce de raccord selon l'une des revendications précéden25 tes, caractérisée en ce que le conduit intérieur C de verrouillage porte une série d'encoches 15 qui permettent - au moyen d'un outil cruciforme - de visser le conduit intérieur de verrouillage C portant le filetage 14 sur le filetage 7 porté par la pièce tubulaire B. 8. Pièce de raccord selon l'une des revendications précéden30 tes, caractérisée en ce que le collier D est formé de deux demi-brides 17 ayant des bords chanfreinés 21 et dont le diamètre 19 est inférieur ou égal au diamètre extérieur du tube flexible A. 9. Application de la pièce de raccord selon l'une des revendications précédentes à l'acheminement de fluides à une pression supé35 rieure à 8000 kilopascals. 10. Application de la pièce de raccord selon l'une des revendications précédentes à l'acheminement de matières plastiques à base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène en vue de la réalisation de vitrages multiples.