Brevet FR2616199A1 — publié le 19881209

L'invention est relative aux raccords pour matériels tubulaires en matériaux composites. Les tubes de fabrication commerciale en matériaux composites pour des pressions de 2000-3000 psi sont raccordés par des filetages réalisés dans le même matériau. Les tubes sont fabriqués à partir de résines et par enroulement filamentaire de fibre de verre aux extrémités desquelles les étanchéités sont assurées par filetage conique entre le tube et un manchon de liaison. Les filetages sur le tube sont soit usinés directement sur le matériau, soit surmoulés après preusinage de l'extrémité. Les manchons sont réalisés de deux manières: soit par usinage simple de coupons de longueur suffisante, soit surmoulés sur un mandrin usiné selon le filetage requis comme cela est montré sur la figure 1. Lorsque ces assemblages tubes raccords sont soumis soit à température ambiante, soit à des termpératures plus élevées mais inférieures à la température maximale d'utilisation des composites, à des régimes de contraintes, il se révèle de nombreuses déficiences dans la tenue de l'assemblage. Les déficiences se manifestent essentiellement lorsque ces assemblages sont soumis à des contraintes simultanées de pression et de traction. Les défauts et souvent la ruine de ces assemblages sont liés: - aux contraintes de serrage pour obtenir l'étanchéité sur filetage conique. Ces contraintes engendrent des tensions de cisaillement qui altèrent la paroi du manchon et provoquent une fissuration et une fuite. - aux contraintes de traction conduisant à un arrachement des filetages surmoulés et à la rupture de l'assemblage. Dans la majorité des cas ayant fait l'objet d'essais spéciaux en pression et traction, on a constaté la ruine de ces assemblages alors que le tube lui-même présentait un bon comportement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en dissociant la zone d'étanchéité de la zone de transmission des efforts alors que dans les matériels actuellement disponibles, ces deux zones sont rassemblées sur le filetage du manchon en matériau composite. Un raccord pour tubes en matériaux composites selon l'invention comprend pour chaque extrémité de tube à raccorder: - une chemise interne ajustée au diamètre intérieur du tube et collée, - une chemise externe emmanchée à chaud et collée et un moyen de raccordement entre les deux chemises externes. De nombreux moyens d'étanchéité ont été éprouvés parmi lesquels le système à joint plastique ou métallique de forme torique ou autre. Soit par suite de complexité de mise en oeuvre, soit pour manque de fiabilité, ces systèmes n'ont pas été retenus. Suivant un mode préférentiel de réalisation, le moyen d'étanchéité entre les deux chemises internes, notamment entre leurs extrémités respectives orientées l'une vers l'autre, est- constituée par une portée conique et une partie sphérique coopérant entre elles. Dans certaines réalisations, le moyen de raccordement entre les deux chemises externes est constitué par un manchon fileté dont les filetages femelles symétriques correspondant à des filetages mâles tracés sur chacune des chemises. Dans d'autres réalisations, le moyen de raccordement entre les deux chemises externes consiste en ce qu'une première chemise externe est prolongée par une chemise femelle munie d'un pas de vis interne et une seconde chemise externe est munie sur son contour extrême 'd'un pas de vis mâle apte à être vissé dans le pas de vis femelle de la première chemise. 261619c Deux modes de réalisation sont exposés ci-après en référence aux dessins annexés, ils sont donnés à titre d'exemples et ne limitent pas l'étendue de l'invention. La figure 1 montre l'état actuel de la technique. La figure 2 montre une réalisation avec raccord. La figure 3 montre une réalisation avec un embout mâle et un manchon femelle. En se référant à la figure 1 on distingue les extrémités de deux tubes 1 et 2 en matériau composite raccordés par un manchon 3 dans le même matériau ou dans un matériau similaire. Les extrémités des tubes 1 et 2 portent des filetages mâles surmoulés sur le tube et le manchon 3 porte des filetages femelles usinés ou moulés. Ce sont des raccords qui ont conduit à des ruptures comme cela a été indiqué précédemment. La figure 2 montre un raccord selon l'invention entre deux tubes en matériaux composites 1 et 2. Chaque extrémité de tube 1 et 2 est munie d'une chemise interne 4 ajustée au diamètre intérieur du tube et collée et d'une chemise externe 5 ou frette, emmanchée à chaud et collée. Un manchon fileté 3 constitue le moyen de raccordement entre les deux chemises externes alors que l'association d'une partie conique 6 d'une chemise interne avec une partie sphérique 7 de l'autre chemise interne constitue le moyen d'étanchéité. Les chemises interne et externe et le raccord 3 sont en acier et les filetages sont usinés par les moyens conventionnels. La figure 3 montre un autre raccord selon l'invention entre deux tubes en matériaux composites 1 et 2. Chaque extrémité des tubes 1 et 2 est bien munie d'une chemise interne 4 ajustée au diamètre intérieur du tube et collée alors que les extrémités externes portent des frettes ou chemises emmanchées à chaud et collées dont l'une 5' est prolongée par une chemise femelle 8 munie d'un pas de vis interne et l'autre 5" est munie sur son contour externe d'un pas de vis mâle apte à être vissé dans le pas de vis femelle de la chemise 8. Ce filetage constitue la zone de transmission des efforts alors que l'association d'une partie conique 6 d'une chemise interne 4' avec une partie sphérique 7 de l'autre chemise interne 4" constitue le moyen d'étanchéité. Les chemises internes et externes sont en acier non corridable, les chemises externes étant en acier ordinaire au carbone et les filetages sont usinés par des moyens conventionnels. Dans la réalisation de l'étanchéité, deux méthodes sont disponibles: soit l'insertion de la chemise dans le tube à la fabrication avec enroulement filamentaire sur ladite chemise, comme sur la figure 2. - soit, après fabrication du tube, par adjonction de la chemise et collage de cette dernière en son extrémité, comme sur la figure 3. REVENDICATIONS 1 - Raccord pour tubes en matériaux composites comprenant pour chaque extrémité de tube à raccorder: - une chemise interne ajustée au diamètre intérieur du tube et collée, - une chemise externe emmanchée à chaud et collée, - un moyen de raccordement entre les deux chemises externes. 2 Raccord selon la revendication 1 comprenant en outre un moyen d'étanchéité entre les deux chemises internes, notamment entre leurs extrémités respectives orientées l'une vers l'autre, constituée par une partie conique, et une partie sphérique coopérant entre elles. 3 - Raccord selon la revendication 1 dans lequel le moyen de raccordement entre les deux chemises externes est constitué par un manchon fileté dont les filetages femelles symétriques correspondant à des filetages mâles tracés sur chacune des chemises. 4 - Raccord selon la revendication 1 dans lequel le moyen de raccordement entre les deux chemises externes consiste en ce qu'une première chemise externe est prolongée par une chemise femelle munie d'un pas de vis interne et une seconde chemise externe est munie sur son contour externe d'un pas de vis mâle apte à être vissé dans le pas de vis femelle de la première chemise.