Brevet FR2629891A1 — publié le 19891013

RACCORD D'ASSEMBLAGE DE CANALISATIONS NOTAMMENT POUR GAZ La présente invention concerne le domaine des raccords d'assemblage de canalisations, notamment pour gaz de haute pureté, comportant deux embouts formant chacun une extrémité de raccordement, permettant d'assurer une liaison étanche entre deux canalisations. Elle a plus particuliè- rement pour objet les différents éléments qui coopèrent avec les deux embouts à raccorder de manière à assurer une étanchéité parfaite entre eux tout en réalisant un montage simple et peu encombrant. Les dispositifs de raccord de canalisations existant jusqu'à présent comportent essentiellement une pièce mâle engagée autour d'un embout de liaison à une première canalisation et une pièce femelle engagée sur un embout de liaison à une deuxième canalisation, les deux pièces montées coopérant ensemble par une action de vissage de l'une sur l'autre afin d'assurer un blocage étanche des canalisations par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité. De tels dispositifs à pièce mâle et pièce femelle ont l'inconvenient d'impliquer, lors du blocage par vissage, une torsion des deux embouts l'un par rapport à l'autre ainsi qu'un montage peu aisé, puisqu'il faut emboîter dans une première étape les pièces males et femelles sur les embouts. Cette conception gêne notamment les soudures d'embouts courts sur les canalisations. De plus, la pièce mâle, venant s'engager par une action de vissage à l'intérieur de la pièce femelle, implique un encombrement du raccord pouvant nuire à une utilisation dans des lieux difficiles d'accès. Enfin, le mode de montage entraîne un risque de dégagement de particules important, qui perturbe l'environnement de propreté souvent exigé dans les installations à haute pureté. La présente invention vise donc à réaliser des raccords d'assemblage permettant de s'affranchir des inconvénients précédemment cités, notamment des difficultés de montage ainsi que des encombrements importants. Elle vise en outre à permettre un serrage positif du joint d'étanchéité, par appui axial précis sans couple de torsion, ainsi qu'à supprimer le besoin de deux types d'embouts différents (mâles et femelles) et à réduire par là le nombre des combinaisons de pièces à mettre en oeuvre pour réaliser l'ensemble des raccords d'une installation industrielle complète. La présente invention propose d'utiliser deux organes différents du raccord dans deux étapes de montage successives de manière à, d'une part, réaliser le positionnement axial des deux embouts l'un par rapport à l'autre et d'autre part le blocage des deux embouts contre dans tout débattement latéral et longitudinal. L'idée mère consiste donc à utiliser une bague dans laquelle s'emboîtent les extrémités des deux embouts en position coaxiale bout à bout, la bague étant recouverte par deux demi-coquilles qui serrent les embouts l'un contre l'autre et évite tout débattement latéral. La présente invention a donc pour objet un raccord d'assemblage de canalisations, notamment pour gaz, comportant deux embouts présentant chacun une extrémité de raccordement, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de positionnement radial des deux embouts dans le prolongement l'un de l'autre sur un même axe dans une première étape de montage et un moyen de blocage longitudinal des deux embouts, distinct dudit moyen de positionnement, à mettre en oeuvre dans une seconde étape de montage pour rendre le raccord étanche par serrage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le moyen de positionnement radial est constitué par une bague annulaire de maintien dans laquelle s'engagent axialement lesdites extrémités des embouts. Avantageusement, un joint d'étanchéité est interposé entre les embouts à l'intérieur de la bague de maintien, de telle sorte qu'il soit également maintenu centré axialement par cette dernière. De préférence, le moyen de blocage longitudinal est constitué par deux demi-coquilles solidarisables entre elles, recouvrant la bague de maintien ainsi que des couronnes d'extrémité des embouts. Il doit être entendu cependant qu'on pourrait également utiliser, de manière équivalente, plus de deux demi-coquilles, pour constituer une coquille annulaire complète enserrant l'ensemble. 1.0 Selon une caractéristique secondaire de l'invention chaque demicoquille comporte un chanfrein intérieur coopérant avec la forme de l'extrémité des embouts pour réaliser un centrage de ladite coquille sur l'axe, en même temps qu'un serrage longitudinal des embouts selon l'axe. Avantageusement la bague de maintien comporte une ouverture d'élasticité circonférencielle. Selon une autre caractéristique secondaire de l'invention, le raccord d'assemblage comporte des moyens de blocage des deux demi-coquilles l'une par rapport à l'autre, lesdits moyens de blocage assurant le serrage longitudinal des embouts contre le joint d'étanchéité tandis que ce dernier est maintenu centré sur l'axe avec les embouts par la bague. Enfin, avantageusement, au moins une des coquilles comporte un conduit de détection de fuite de gaz. On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avan- tages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisa- tion est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nulle- ment limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente les différents éléments constitutifs d'un raccord d'assemblage selon l'invention en -J4vue éclatée; - la figure 2 représente une vue en coupe longitu- dinale du raccord d'assemblage monté; - la figure 3 illustre une variarte de réalisation d'un tel raccord. La figure 1 illustre le raccord d'assemblage muni de ses divers éléments constitutifs en vue éclatée. Deux embouts 1,2 présentent une partie tubulaire à souder respectivement sur deux canalisations à raccorder, terminée par une extrémité de raccordement 10,20; leur forme est telle qu'habituellement réalisée dans les dispositifs existant actuellement. Chaque extrémité de raccordement , 20 comporte une couronne 30 munie, sur sa face radiale d'ouvertures, d'une zone d'appui biaisée 31 constituant la surface de contact de l'extrémité de l'embout à raccorder. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, cette zone d'appui vient en contact avec un joint d'étanchéité 3, constitué par une pièce métallique en forme de rondelle plate, le diamètre d'ouverture de l'orifice central du joint correspondant pratiquement au diamètre de la canalisation intérieure des embouts tubulaires 1 et 2, et le diamètre extérieur du joint correspondant à celui des couronnes 30. Dans la position montée, représentée à la figure 2, les deux embouts 1,2 viennent enserrer le joint d'étan- chéité 3 par un appui continu de la pointe annulaire de leur zone d'appui 31 sur la surface de ce joint, compte tenu de la forme torique à section en V de celle-ci. Le système de raccordement selon la présente invention comporte, de manière nouvelle par rapport aux dispositifs existants, une bague annulaire 4 dont la longueur axiale est pratiquement le double de celle de la couronne d'appui 30 d'un embout, ou légèrement inférieure. Le diamètre intérieur de cette bague annulaire est choisi de manière à permettre une insertion de chaque extrémité d'embout 10,20 et du joint d'étanchéité 3, avec un léger 26ég98 1 - 5 - Jeu, c'est-à-dire qu'il est légèrement plus grand que le diamètre de la couronne d'un embout. Cette bague annulaire assure le positionnement des éléments du système d'étanchéité, c'est-à-dire les extrémités des deux embouts à raccorder et le joint d'étanchéité placé entre les couronnes d'extrémité, en les maintenant ensemble centrés sur l'axe du raccord. La première étape de montage consiste à placer le joint d'étanchéité 3 axialement à l'intérieur de la bague 4 tout en engageant de chaque c8té les extrémités 10,20 des embouts 1,2 à raccorder, jusqu'à ce qu'elles soient en contact avec ledit joint. Lorsque les embouts sont dans cette position de contact, la bague annulaire assure un positionnement radial dans le prolongement l'un de l'autre des deux embouts, centrés sur le même axe que le joint interposé entre eux, en supprimant tout déplacement latéral par rapport à cet axe de référence mais en permettant un déplacement longitudinal selon ce même axe. L'avantage apporté est de permettre à l'utilisateur, en maintenant d'une main la bague annulaire, de pouvoir engager facilement l'embout à raccorder en le faisant coulisser en translation, sans rotation. Une fois les embouts engagés à l'intérieur de cette bague, une prise par une seule main permet de maintenir l'ensemble, laissant libre ainsi l'autre main pour procéder à l'étape de blocage de l'ensemble. La seconde étape de montage est constituée par la mise en place de deux demi-coquilles 6,7 recouvrant la bague de maintien 4 en liaison coulissante avee les embouts. Chaque demi- coquille 6,7 comporte intérieurement l'empreinte du demi-volume de la bague annulaire de maintien 4 entre deux chanfreins 14,15 conformés pour coopérer avec des portées tronconiques 32,33 de la couronne de chaque extrémité 10,20 des embouts à raccorder 1,2. Les deux demi-coquilles se terminent par une face plane dans un plan diamétral pour pouvoir être accolées l'une contre l'autre. - 6 - Les embouts 10,20 étant engagés dans la bague, on présente les deux demi-coquilles radialement opposées face à face en recouvrant la bague annulaire 4 et les couronnes des deux embouts de chaque côté de leur pourtour circulaire. Il convient alors de rapprocher les deux demicoquilles l'une vers l'autre en enserrant la bague et les couronnes. Par ce rapprochement radial, on provoque simul- tanément, grâce à la coopération des chanfreins 14,15 avec les portées 32, 33, le rapprochement des deux embouts l'un 1,0 vers l'autre dans le sens axial, et par là même le serrage du joint d'étanchéité entre eux et la blocage longitudinal de l'ensemble. A cet effet, chaque demi-coquille 6,7 est munie d'orifices latéraux la traversant transversalement de manière à pouvoir engager des vis de solidarisation 8. Ces vis traversent par ces orifices la première demi-coquille et elles se vissent dans les orifices de la deuxième demi- coquille qui sont taraudés. L'utilisation de ces deux demi-coquilles en coopération avec une bague annulaire de maintien permet le montage en raccordement des deux embouts sans impliquer aucun système de serrage rotatif de torsion. De plus, pendant le serrage positif obtenu par le rapprochement des deux demicoquilles, le joint et les extrémités des embouts restent centrés sur l'axe et exactement positionnés grâce à la présence de la bague annulaire 4. Par contre, la liaison des deux demi-coquilles entre elles pourrait être réalisée par des moyens équivalents aux vis ci-dessus, notamment par une charnière reliant les extrémités de deux demi-coquilles latéralement et un système de goupille tournante venant s'engager dans une encoche réalisée latéralement dans une demi-coquille. On conserverait le même avantage que ci- dessus, à savoir que l'on met en place les demi-coquilles latéralement sur le raccord préparé, sans avoir à engager la moindre pièce par avance autour des embouts, en blocage longitudinal, de telle sorte que la réalisation du raccord peut s'effectuer souvent sur des embouts déjà soudés aux extrémités de leurs canalisations respectives. 26Z9891 - 7 - On peut également considérer que l'homme de l'art peut utiliser les enseignements de la présente invention dans le cas des raccords réalisés sans joint d'étanchéité, le contact s'effectuant entre les deux embouts par une surface radiale lisse d'un premier embout venant en contact avec la surface radiale lisse de l'embout à raccorder lui faisant face. La variante illustrée par la figure 3 combine l'emploi d'un joint de type spécial avec celui d'embouts se , terminant par une surface radiale plane et lisse. On y retrouve les deux embouts 35,36 du raccord entre lesquels sont interposés un joint 37, ainsi que la bague annulaire 38 de mise en place du joint par rapport aux couronnes d'extrémité 39 et 40 des deux embouts et les demi-coquilles de fixation 41 et 42 qui serrent l'ensemble. Les couronnes d'extrémité se términent par une face plane et lisse perpendiculaire à l'axe du raccord. Elles comportent un méplat annulaire de coopération avec les mâchoires, identique à la portée tronconique 32 de la figure 1 pour permettre la coopération avec les demi- coquilles de serrage. Le joint 37 est un joint métallique comme ci- dessus, mais il comporte deux parties annulaires d'épaisseur différente. La partie centrale 43 s'étend sur toute la section annulaire des extrémités d'embout. C'est elle qui coopère sur son pourtour avec la bague 38. Du côté interne du raccord le joint est plus épais dans sa partie 44, dépassant de chaque côté de la partie centrale 43. C'est lui qui assure l'étanchéité à proximité immédiate du conduit axial du raccord, par appui sur une surface relati- vement faible des faces radiales d'extrémité des deux embouts. Le conduit axial est ainsi continu, avec une section de passage uniforme tout au long du raccord. Les raccordements tels que décrits ci-dessus peuvent trouver des applications dans les installations de canalisations véhiculant des gaz et des fluides. Dans le 26?9891 -8- domaine des gaz, la présente invention s'applique particulièrement aux systèmes à haute pression ou basse pression, tous les avantages de la présente invention se retrouvant dans le cas d'utilisation sous vide. Selon une autre particularité de l'invention apparaissant sur la figure 1, la bague annulaire de maintien 4 est fendue de l'une à l'autre de ses faces radiales d'extrémité pour former une ouverture 5 lui conférant une élasticité qui permet de pallier tous les l'O phénomènes de dilatation, et le cas échéant, de réaliser un effet de serrage complémentaire, sur le joint dans le sens radial, bloquant la bague également en rotation, dans la seconde étape de montage. Par ailleurs, l'une des demi- coquilles est munie d'un conduit de détection de fuite de gaz 13 (visible sur la figure 1), les fuites dues à une défaillance du joint 3 pouvant s'échapper par l'ouverture 5 de la bague 4. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particu- lier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particu- lière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'inven- tion. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens consti- tuant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. - 9 - REVENDICATIONS 1. Raccord d'assemblage de canalisations notamment pour gaz comportant deux embouts (1,2) présentant chacun une extrémité de raccordement (10,20) , caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de positionnement radial (4) des deux embouts dans le prolongement l'un de l'autre sur un même axe dans une première étape de montage et un moyen de blocage (6,7) des deux embouts (1,2), distinct dudit moyen de positionnement (4) et à mettre en oeuvre dans une seconde étape de montage, pour rendre le raccord étanche par serrage des embouts l'un vers l'autre longitudinale- ment. 2. Raccord d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de positionnement radial est constitué par une bague annulaire (4) de maintien dans laquelle s'engagent axialement lesdites extrémités (10,20) des embouts (1,2). 3. Raccord d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un joint d'étanchéité (3) interposé entre lesdites extrémités à l'intérieur de la bague de maintien (4) et conformé pour être maintenu centré axialement par cette dernière. 4. Raccord d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de blocage est constitué par deux demi-coquilles (6,7) solidarisables entre elles, recouvrant la bague de maintien (4). 5. Raccord d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque demi-coquille (6,7) comporte un chanfrein (14,15) intérieur coopérant avec la forme de l'extrémité d'embout (10,20) correspondante pour réaliser un centrage sur l'axe de ladite coquille, en même temps qu'un serrage longitudinal des embouts sur l'axe. 6. Raccord d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la bague de - 10 - maintien (4) comporte une ouverture d'élasticité circonférencielle (5). 7. Raccord d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de blocage (8) des deux demi-coquilles l'une par rapport à l'autre, lesdits moyens de blocage assurant le serrage des extrémités d'embouts (10,20) contre le joint d'étanchéité (3), maintenu centré sur l'axe par la bague de maintien. l'O 8. Raccord d'assemblage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une des coquilles comporte un conduit (13) de détection de fuite de gaz.