Brevet FR2604507A1 — publié le 19880401

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT EMBOITABLE POUR RELIER LES EXTREMITES DE DEUX TUBES La présente invention se rapporte à un dispositif d'ac- couplement emboitable pour relier les extrémités de deux tubes, comprenant un manchon en caoutchouc destiné à rece- voir les extrémités des tubes, ainsi qu'un collier de ser- rage qui ceinture ledit manchon et se compose d'un ruban de serrage et de mors de serrage qui sont ménagés aux extrémi- tés dudit ruban et sont rapprochés par traction au moyen d'une vis de serrage dans le sens périphérique dudit collier, le manchon présentant, à sa face interne, une nervure médiane périphérique conçue pour s'appliquer contre les faces extrê- mes des tubes, une gorge annulaire radialement interne flan- quant de part et d'autre la nervure médiane et, à chaque extrémité d'insertion, une zone striée dotée d'une nervure périphérique axialement externe dont le flanc axialement externe accuse un diamètre décroissant de l'extrémité d'in- sertion jusqu'à la nervure médiane, dispositif dans lequel le ruban de serrage coiffe les faces extrêmes du manchon par des ailes coudées tronconiquement vers l'intérieur dans le sens radial et est muni d'une première empreinte ren- trante qui fait saillie radialement vers l'intérieur, s'étend dans le sens périphérique du collier de serrage et s'engage dans une gorge annulaire pratiquée à la face externe dudit manchon, ce ruban comportant une patte enjambant l'intersti- ce entre les mors de serrage et munie d'une deuxième emprein- te rentrante qui s'étend dans le sens périphérique du collier de serrage, pénètre dans la gorge annulaire externe du man- chon et recouvre la première empreinte rentrante façonnée dans le ruban de serrage. Dans un dispositif d'accouplement emboitable connu de ce genre (DE-A-3 339 169), les premièreetdaeuxièmeereintesrentrantes se trouvent au centre axial du collier de serrage. Par con- séquent, au stade du serrage, elles exercent une pression radiale vers l'intérieur sur la nervure médiane périphérique ménagée à la face interne du manchon, si bien que cette ner- vure fait saillie au-delà de la face interne des tubes et gêne la circulation traversante lorsque les tubes devant être respectivement raccordés possèdent une faible épaisseur de paroi. Du fait que, par ailleurs, la zone principale d'étanchement se trouve sur le bord externe des extrémités des tubes, l'effet d'étanchéité du manchon peut être dégradé dans cette région lorsqu'il convi2nt de raccorder des tubes de grand diamètre, et lorsque ces tubes'-n'ont pas été sec- tionnés exactement à angle droit aux extrémités devant être reliées. En fonction des positions relatives que les extré- mités des tubes devant être utilisées ont prises par rota- tion, les faces extrêmes mutuellement opposées desdits tubes peuvent décrire un angle plus ou moins grand n'autorisant éventuellement aucune étanchéité suffisante dans la région dans laquelle les faces extrêmes sont espacées de la distan- ce maximale. Si, dans la position installée des tubes, les axes de ces tubes devant être reliés ne coincident pas exac- tement, mais forment mutuellement un angle, cela peut égale- ment nuire à l'effet d'étanchéité du dispositif d'accouple- ment emboitable, car les faces frontales des extrémités des tubes à solidariser peuvent bâiller davantage encore les unes par rapport aux autres, et car les arêtes externes des extré- mités frontales peuvent être déportées, par pivotement, hors de la zone d'étanchement comprimée par les flancs de l'em- preinte rentrante située au centre axial de l'accouplement emboîtable, sans qu'un effet d'étanchéité suffisant puisse être assuré uniquement par la zone striée. L'invention a pour objet de fournir un dispositif d'ac- couplement emboitable du genre précité, qui assure une étan- chéité suffisante de la zone de liaison sans aucune gêne de la circulation traversante causée par le manchon, également lorsque les tubes présentent de grands diamètres et indépen- damment d'une perpendicularité imprécise.des faces frontales des extrémités des tubes devant être reliées, ainsi que d'un léger décalage angulaire réciproque des tubes à solidariser. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le ruban de serrage et la patte comportent res- pectivement une troisième empreinte rentrante et une quatriè- me empreinte rentrante qui sont à chaque fois identiques aux première et deuxième empreintes rentrantes; par le fait que les première et deuxième empreintes rentrantes sont réa- lisées, entre l'une des ailes et le milieu axial du ruban de serrage, symétriquement aux troisième et quatrième empreintes rentrantes, par rapport audit milieu; et par le fait que la distance comprise entre chaque aile et les empreintes ren- trantes voisines est plus petite que la largeur axiale de la zone striée intercalée entre ces dernières. Dans cette solution, la zone striée est encastrée avec légère compression axiale entre chaque flanc et les emprein- tes rentrantes voisines. En même temps, la nervure médiane située entre les faces frontales des extrémités des tubes à raccorder n'est pas soumise, par les empreintes rentrantes, à une pression supplémentaire d'enserrement radial. De ce fait, après le blocage de la vis de serrage, les zones striées encastrées forment des régions à forte compacité qui sont éloignées des extrémités des tubes et garantissent une grande étanchéité, même lorsque les tubes sont légèrement décalés angulairement l'un de l'autre (d'und.manière correspondant à leur position d'installation considérée): en effet, lors du décalage angulaire, l'axe de rotation des tubes est situé dans un plan passant sensiblement par le milieu axial de la - zone striée et compactée, si bien que la compression régnant dans cette zone sur toute la périphérie des tubes ne varie pas notablement en cas de décalage angulaire. Etant donné que le plan radial passant par la nervure médiane du manchon n'est pas soumis à une compression supplémentaire, lors du serrage du collier, par une empreinte rentrante saillant radialement vers l'intérieur, ladite nervure médiane conserve dans une large mesure sa position radiale sans dépasser de la face interne des tubes. En l'absence d'une compression supplémentaire du manchon au voisinage de la nervure médiane, le matériau constituant le manchon peut céder plus aisément dans cette région dans le cas d'un décalage angulaire des tubes lorsque, après l'accouplement, ces tubes sont amenés, par suite des conditions spatiales régnant sur le site d'installation, à une position de service dans laquelle ils ne sont pas exactement coaxiaux. Par ailleurs, grâce à l'encas- trement des zones striées à proximité des ailes, l'on évite un refoulement du manchon vers son milieu axial au-delà de la zone striée lors de l'enfilement du dispositif d'accou- plement embo table sur l'une des extrémités des tubes et, par conséquent, en présence d'un manchon en un matériau plus rigide, un retour élastique de cet accouplement emboitable avant l'insertion de l'autre extrémité tubulaire. De plus, par suite de la distance relativement grande séparant la zone principale d'étanchement et les extrémités des tubes, l'effet d'étanchéité est largement indépendant d'un section- nement imparfaitement orthogonal des extrémités des tubes. De préférence, il est fait en sorte que la gorge annu- laire pratiquée à la face externe du manchon soit commune à toutes les empreintes rentrantes. Ainsi, avant la tension du ruban de serrage, un espace libre est créé entre ce ru- ban de serrage et la face externe du manchon au voisinage de la nervure axialement médiane, de sorte que, après le ser- rage, cette nervure médiane demeure pratiquement entièrement épargnée par des forces radiales d'enserrement, et qu'elle n'est pas pressée dans l'espace interne des tubes. D'une manière particulièrement favorable, les mors de serrage consistent en des bandes qui se font mutuellement face par des bords extrêmes, coiffent par un bombement la tige de la vis de serrage et sont fixées par soudage par points sur les ailes et sur les régions périphériques du ru- ban de serrage contiguës à ces ailes; et la vis de serrage porte par une tête contre le bord postérieur de l'une des bandes, et s'engage par sa tige filetée dans un écrou qui est appliqué contre le bord postérieur.de l'autre bande, et prend appui sur le ruban de serrage tant.dans le sens radial que dans le sens axial. Non seulement ces mors de serrage résistent à de grandes forces de serrage sans ployer dans le sens périphérique, mais ils répercutent la force de ser- rage de la vis de serrage principalement dans les ailes et les régions du ruban de serrage attenantes à ces ailes, de sorte que les forces de serrage agissent principalement dans les régions encastrées du manchon, en dehors du milieu axial. Elles empêchent concomitamment une flexion de la vis, du fait qu'elles sont appliquées à la tige de cette vis sur une grande superficie. Les appuis radial et axial de l'écrou sur le ruban de serrage contribuent en plus à empêcher que la vis de serrage fléchisse, en particulier dans un plan tangentiel au pourtour du ruban de serrage en présence d'un décalage angulaire des tubes dans un plan parallèle à ce plan. De préférence, l'écrou s'engage par des lobes, sur son bord tourné vers le ruban de serrage, dans les empreintes rentrantes de ce ruban de serrage. Cela confère d'une manière particulièrement simple un appui axial de la tige de la vis de serrage, en plus de l'appui provoqué par les mors de serrage. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif d'ac- couplement emboîtable conforme à l'invention, représentant des extrémités de tubes devant être raccordées et insérées dans le dispositif, avant la tension du ruban de serrage; et la figure 2 est une perspective fragmentaire avec coupe axiale du dispositif illustré sur la figure 1, après le serrage. Le dispositif d'accouplement emboitable représenté sur la figure 1 se compose d'un manchon 1 en caoutchouc, par exemple du caoutchouc EPDM (de terpolymère d'éthylène et de propylène), ainsi que d'un collier de serrage 2 ceinturant le manchon 1. Le dispositif sert à relier les extrémités de deux tubes 3 qui sont engagées axialement dans ce dispositif. Le manchon 1 (également qualifié de "manchette") possède, à sa face interne, une nervure médiane périphérique 4 assurant une étanchéité de la liaison des tubes, entre les faces extrêmes de ces tubes 3. Par conséquent, le diamètre inter- ne de cette nervure est plus petit que le diamètre externe des tubes 3, mais sensiblement plus fort que le diamètre interne de ces tubes 3. Une gorge annulaire respective 5 est par ailleurs ménagée à la face interne du manchon 1, de part et d'autre de la nervure médiane 4. A chaque extrémité d'insertion du manchon 1, les gorges annulaires 5 sont déli- mitées par une zone striée 6 comprenant une nervure périphé- rique 7 axialement externe, ainsi qu'une autre nervure péri- phérique 8 plus rapprochée du milieu axial du manchon. Comme le met en évidence la position des nervures 7 et 8 illustrée par des pointillés sur la figure 1,'-avant l'insertion des tubes 3 dans le manchon 1, le diamètre de flancs 9 axiale- ment externes et de flancs 10 axialement internes des nervures 7, tout comme le diamètre de flancs 11 axialement antérieurs des nervures 8 et le diamètre d'un fond 12 des gorges annu- laires 5, décroissent linéairement vers le milieu axial du manchon 1, cependant que le diamètre de flancs 13 axialement internes des nervures 8 augmente linéairement vers ce milieu axial. Les flancs 9 et 10 sont par conséquent détalonnés. Préalablement à l'insertion des tubes 3 dans le manchon 1, le diamètre interne des nervures 7 et 8 est sensiblement plus petit que le diamètre externe des tubes 3, tandis que le dia- mètre au fond des gorges annulaires 5 est plus fort que ce diamètre externe des tubes 3. Au lieu d'être coniques, les flancs 9 à 11 et le fond 12 peuvent également être bombés (convexes) vers l'extrémité d'insertion. Le manchon 1 est pourvu à sa face externe, à l'opposé de la nervure 4, d'une gorge annulaire 14 dont la section est sensiblement trapézoïdale avant l'engagement dudit man- chon 1 dans le collier de serrage 2. Comme le met en évidence la figure 2, le collier de serrage 2 se compose d'un ruban de serrage 15 en tôle d'acier cintré sensiblement en C; de mors de serrage 16 et 17 qui se présentent sous la forme de bandes bombées radialement et sont fixés aux extrémités du ruban 15 par soudage par points ainsi que d'une vis de serrage 18 pouvant traverser le bom- bement des mors 16 et 17 et munie d'une tête 19 et d'une tige filetée 20, la tête 19 étant cylindrique et munie d'une creusure hexagonale, la tige 20 s'engageant dans le trou taraudé d'un écrou 21. Le collier de serrage 2 possède en outre une patte 22 qui enjambe l'interstice respectivement situé entre les extrémités du ruban de serrage ou entre les mors 16 et 17. Le ruban de serrage 15 présente, sur ses bords périphé- riques latéraux, des ailes tronconiques 23 qui sont coudées radialement vers l'intérieur et sont appliquées contre des faces extrêmes tronconiques 24 du manchon 1, à l'extérieur de la région sur laquelle la patte 22 s'étend. Sensiblement à mi-distance entre le milieu axial du collier de serrage 2 et les ailes 23, le ruban de serrage 15 est respectivement pourvu, de part et d'autre de son milieu axial, d'une rainure ou empreinte rentrante 25 et 26 sensi- blement semi-circulaire, ininterrompue sur toute la longueur du ruban 15 et en saillie radiale vers l'intérieur. Les empreintes rentrantes 25 et 26 pénètrent dans la gorge annu- laire 14 du manchon 1, en portant par leurs flancs axiale- ment externes, en dehors de la zone recouverte par la patte 22, contre les flancs de cette gorge annulaire 14. La patte 22 est également munie de deux empreintes ren- trantes 27 et 28 qui correspondent aux empreintes 25 et 26, sont ininterrompues sur toute la logueur de la patte 22 dans le sens périphérique du collier de serrage 2, s'engagent elles aussi dans la gorge annulaire 14 du manchon et re- couvrent l'une respective desdites empreintes 25 et 26. La patte 22 présente par ailleurs des ailes 29 correspondant aux ailes 23. La distance b comprise entre les empreintes rentrantes , 27 et les ailes voisines 23, 29 est plus petite que la largeur axiale d de la zone striée 6. Lorsque le manchon 1 est à l'état détendu, la valeur du diamètre interne des ailes 23 et 29 (à l'extrémité d'insertion du dispositif d'accouplement emboitable) se situe entre celle du diamètre interne maximal des gorges annulaires 5 et celle du diamètre interne minimal des nervures 7 et 8. Les parties des mors de serrage 16 et 17 attenantes au ruban de serrage 15 sont solidarisées par soudage avec les ailes 23 et avec les régions dudit ruban 15 qui sont respectivement intercalées entre l'empreinte rentrante 25 et l'aile voisine 23 ou entre l'empreinte rentrante 26 et l'aile'voisine 23, si bien que les forces de serrage sont principalement répercutées dans les zones périphériques du collier reléguées axialement à l'extérieur. L'écrou 21 s'engage dans les empreintes rentrantes 25 et 26 du ruban de serrage 15 par des lobes 30 et 31 façon- nés sur son bord tourné vers ce ruban 15, la configuration desdits lobes 30 et 31 étant adaptée à celle desdites em- preintes 25 et 26. Pour accoupler l'une à l'autre les extrémités des tubes, le dispositif d'accouplement emboîtable est tout d'abord enfilé en condition détendue sur l'une des extrémités tubu- laires, jusqu'à ce que la face frontale de cette extrémité soit appliquée contre la nervure 4; l'enfilement est alors facilité par les flancs inclinés 9 et 11 des nervures 7 et 8, ces nervures 7 et 8 se rabattant à la position illustrée en traits pleins, à partir de la position représentée en pointillé sur la figure 1. Du fait que la zone striée con- sidérée est encastrée avec légère compression axiale entre les ailes et les empreintes rentrantes adjacentes (par exem- ple les empreintes 25 et 27), le manchon 1 ne peut pas être davantage refoulé vers l'intérieur lors de l'enfilement sur l'extrémité du tube. La force axiale de rappel élastique du manchon 1 accuse également une modicité correspondante; ainsi, avant la tension du collier de serrage 2, le disposi- tif d'accouplement emboitable ne se décale pas à nouveau de lui-même sous l'action de la force de rappel élastique du manchon sur l'extrémité du tube considéré, vers la face fron- tale de cette extrémité, ce qui laisserait subsister entre la face frontale de l'extrémité tubulaire considérée et la nervure 4, en l'absence d'un nouvel enfilement, un interstice qui nuirait à l'étanchéité de la liaison. Pour finir, après l'insertion de l'autre extrémité tubulaire jusqu'à la posi- tion selon la figure 1, le collier de serrage 2 est tendu par blocage de la vis 18, jusqu'à ce que les arêtes radiale- ment internes des ailes 23 et 29 viennent s'appliquer contre la face externe des tubes 3; les nervures 7 et 8 se rabat- tent alors davantage avec augmentation simultanée de la sur- face d'étanchement efficace entre ces nervures et le tube 3 considéré, et le matériau constituant le manchon 1, situé au milieu axial de ce manchon, comble quasiment un espace 32 initialement libre entre le manchon et le collier, sans que la nervure 4 soit davantage poussée radialement vers l'inté- rieur. Par conséquent, en condition tendue du collier de serrage, la nervure 4 ne dépasse pas radialement vers l'in- térieur dans l'espace interne des tubes 3, si bien qu'elle n'entrave pas non plus la circulation traversante s'effec- tuant par ces tubes 3. La condition tendue du collier 2, et la forme du manchon 1 qui en résulte, sont représentées sur la figure 2. La tension du collier de serrage 2 a pour effet de comprimer au maximum les zones striées 6, du fait que le ma- tériau constituant le manchon ne peut pratiquement pas céder dans le sens axial par suite de l'encastrement. Lors d'un décalage angulaire des tubes 3 l'un par rapport à l'autre afin d'adapter leur position aux conditions spatiales ré- gnant sur le site d'installation, une rotation leur est impri- mée par rapport au dispositif d'accouplement emboitable, autour d'un axe de rotation qui coïncide avec un plan radial passant par la zone striée 6; un tel décalage angulaire est facilité par le fait que les bords des tubes 3, sur leurs faces extrêmes, peuvent s'engager radialement dans le maté- riau constituant le manchon et exempt de compression dans une large mesure. Lorsque les faces frontales des extrémités des tubes ne sont pas sectionnées exactement à angle droit par rapport à l'axe longitudinal des tubes 3, le risque d'un défaut d'étanchéité demeure malgré tout modeste étant donné que la zone principale d'étanchement se trouve au voisinage des nervures 7 et 8, et que cette zone est espacée des faces extrêmes des tubes 3 d'une distance relativement grande. Les mors de serrage 16 et 17 résistent à de grandes forces de serrage sans aucune flexion, car ils agissent com- me des têles de poussée. Ils emprisonnent simultanément la tige filetée 20 sur une longueur considérable par leurs bombements, si bien qu'un gauchissement de cette tige 20 de la vis de serrage 18 est empêché dans une large mesure. L'écrou 21 assure alors en plus un soutien de la tige filetée , non seulement vers le milieu radial du collier de ser- rage 2, mais également dans le sens axial du fait que ses lobes 30 et 31 pénètrent dans les empreintes rentrantes 25 et 26. En conséquence, même lors d'un décalage angulaire des tubes 3 dans un plan parallèle à un plan tangentiel du collier de serrage 2 renfermant la vis de serrage 18, un gauchissement de cette vis 18 est empêché dans une large me- sure. Les arêtes radialement internes des ailes 23 et 29 qui pénètrent dans les tubes lors du serrage assurent, conjuguées aux zones striées 6 soumises à un compactage relativement fort, un blocage axial de la jonction tubulaire qui résiste également, dans la zone de liaison, à de plus grandes forces axiales de dissociation. Dans l'exemple de réalisation illustré, la patte 22 est soudée sur la face radialement interne de l'une des extré- mités du ruban de serrage. Toutefois, il est également possi- ble de réaliser la patte 22 d'un seul tenant avec le ruban de serrage 15, auquel cas la largeur axiale de ce ruban 15 est sensiblement réduite au voisinage de la patte 22 et les empreintes rentrantes 25 et 26 sont certes réalisées inin- terrompues dans le sens périphérique, jusque dans cette patte 22, mais avec une largeur sensiblement plus grande dans la région de ladite patte 22, d'une manière correspondant à la forme des empreintes rentrantes 27 et 28. Au lieu de munir l'écrou 21 de lobes 30 et 31 s'enga- geant dans les empreintes rentrantes 25 et 26, cet écrou peut - 1 1 être de réalisation plus large dans le sens axial des tubes 3, jusqu'à ce qu'il s'applique contre des épaulements 33 qui font saillie périphériquement sur le mors de serrage 16, ou bien la distance entre lesdits épaulements 33 peut être diminuée jusqu'à venir s'appliquer contre l'écrou 21. De la sorte également, il en résulte un arrêt axial supplémentai- re de l'écrou 21 dans la direction longitudinale des tubes 3. En outre, la venue en butée de l'écrou 21 contre les épau- lements 33 peut être prévue en plus de l'appui axial assuré par les lobes 30 et 31. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 260450? REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement emboitable pour relier les extrémités de deux tubes, comprenant un manchon en caoutchouc destiné à recevoir les extrémités des tubes, ainsi qu'un collier de serrage qui ceinture ledit manchon et se compose d'un ruban de serrage et de mors de serrage qui sont ména- gés aux extrémités dudit ruban et sont rapprochés par trac- tion au moyen d'une vis de serrage dans le sens périphéri- que dudit collier, le manchon présentant, à sa face interne, une nervure médiane périphérique conçue pour s'appliquer contre les faces extrêmes des tubes, une gorge annulaire ra- dialement interne flanquant de part et d'autre la nervure médiane et, à chaque extrémité d'insertion, une zone striée dotée d'une nervure périphérique axialement externe dont le flanc axialement externe accuse un diamètre décroissant de l'extrémité d'insertion jusqu'à la nervure médiane, dispo- sitif dans lequel le ruban de serrage coiffe les faces extre- mes du manchon par des ailes coudées tronconiquement vers l'intérieur dans le sens radial et est muni d'une première empreinte rentrante qui fait saillie radialement vers l'in- térieur, s'étend dans le sens périphérique du collier de serrage et s'engage dans une gorge annulaire pratiquée à la face externe dudit manchon, ce ruban.comportant une patte enjambant l'interstice entre les mors de serrage et munie d'une deuxième empreinte rentrante qui s'étend dans le sens périphérique du collier de serrage, pénètre dans la gorge annulaire externe du manchon et recouvre la première emprein- te rentrante façonnée dans le ruban de serrage, dispositif caractérisé par le fait que le ruban de serrage (15) et la patte (22) comportent respectivement une troisième empreinte rentrante (26) et une quatrième empreinte rentrante (28) qui sont à chaque fois identiques aux première (25) et deuxième (27) empreintes rentrantes; par le fait que les première et deuxième empreintes rentrantes (25, 27) sont réalisées, entre l'une (23) des ailes et le milieu axial du ruban de serrage (15), symétriquement aux troisième et quatrième empreintes rentrantes (26, 28), par rapport audit milieu; et par le fait que la distance (b) comprise entre chaque aile (23) et les empreintes rentrantes voisines (25, 27; 26, 28) est plus petite que la largeur axiale (d) de la zone striée (6) intercalée entre ces dernières. 2. Dispositif d'accouplement emboitable selon la reven- dication 1, caractérisé par le fait que la gorge annulaire (14) pratiquée à la face externe du manchon (1) est commune à toutes les empreintes rentrantes (25 - 28). 3. Dispositif d'accouplement emboitable selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les mors de serrage (16, 17) consistent en des bandes qui se font mutuel- lement face par des bords extrêmes,'coiffent par un bombe- ment la tige (20) de la vis de serrage et sont fixées par soudage par points aux ailes (23) et aux régions périphéri- ques du ruban de serrage (15) contiguës à ces ailes; et par le fait que la vis de serrage (18) porte par une tête (19) contre le bord postérieur de l'une des bandes, et s'engage par sa tige filetée (20) dans un écrou (21-) qui est appliqué contre le bord postérieur de l'autre bande et prend appui sur le ruban de serrage (15) tant dans le sens radial que dans le sens axial. 4. Dispositif d'accouplement emboitable selon la reven- dication 3, caractérisé par le fait que l'écrou (21) s'engage par des lobes (30, 31), sur son bord tourné vers le ruban de serrage (15), dans les empreintes rentrantes (25, 26) de ce ruban de serrage (15).