Brevet FR2666635A1 — publié le 19920313

ACCOUPLEMENT TUBULAIRE L'invention concerne un accouplement tubulaire destiné à un assemblage axial de deux tubes qui sont pourvus à leurs extrémités de brides rabattues vers l'extérieur, entre lesquelles est disposée une bague d'étanchéité en élastomère, comportant une enveloppe de serrage qui saisit par le dessus les brides et présente des parois divergentes dans la direction axiale des tubes de telle sorte que leur distance mutuelle augmente radialement vers l'intérieur et que les brides, lors du serrage de l'enveloppe de serrage, s'appuient axialement l'une sur l'autre et présentent respectivement une par- tie de paroi radialement intérieure qui est repliée se- lon un angle obtus par rapport à une première partie conique de paroi intermédiaire. Dans un assemblage tubulaire connu de ce type (US-A-3 498 649, Fig 7), les brides sont coniques aux extrémités des tubes De même, les parois de l'enveloppe de serrage entourant les brides présentent dans la zone radialement extérieure la même conicité que les brides, tandis que les parties de parois radialement intérieures s'étendent, dans la direction axiale des tubes, en pa- rallèle aux côtés extérieurs de ceux-ci Comme les tubes à brides rabattues sont en règle générale en métal de faible épaisseur (tôle), le risque apparaît que les tu- bes, pour des pressions intérieures élevées dans la con- duite tubulaire, soient écartés axialement à distance l'un de l'autre avec flexion des brides, au moins suffi- samment pour qu'apparaisse entre les brides et la bague d'étanchéité, qui est de forme trapézoïdale ou circu- laire en coupe transversale, une fente sur le côté ra- dialement intérieur tandis que la zone radialement exté- rieure est excessivement comprimée C'est particulière- ment le cas lorsque l'enveloppe de serrage n'est pas ou ne peut pas être suffisamment serrée pour que les parties de parois recourbées radialement intérieures s'appuient sur les tubes mais qu'elle présente en revanche une distance radiale par rapport aux tubes Eventuellement, les composantes axiales de la force de compression du fluide de compression contenu dans la conduite tubulaire, qui ont tendance à séparer les tubes, peuvent posséder un bras de levier plus important correspondant à la distance radiale entre la périphérie du tube et les parties de parois radialement intérieures de l'enveloppe de serrage, pour replier les brides radialement vers l'intérieur Les fentes qui apparaissent alors radialement à l'intérieur entre les brides et la bague d'étanchéité provoquent un manque d'étanchéité de l'assemblage tubulaire. Le risque d'une flexion des brides et au moins d'un manque d'étanchéité de l'assemblage tubulaire est encore plus grand pour les assemblages tubulaires de tubes dans lesquels les brides sont situées dans des plans radiaux, donc rabattues à angle droit, et quand l'assemblage tubulaire présente une enveloppe de serrage dont les parois sont uniformément coniques. Eventuellement, ces parois peuvent ne reposer que sur les bords périphériques extérieurs des brides, de sorte que les forces de pression intérieures agissant axialement peuvent plier les brides avec un bras de levier radial plus grand. L'invention a pour but de réaliser un accouplement tubulaire du type mentionné dans l'introduction qui résiste à des pressions intérieures plus élevées dans les tubes sans perdre son étanchéité. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les parties de parois radialement intérieures de l'enveloppe de serrage sont coniques et s'appuient axialement par leur arête radialement intérieure sur la périphérie du tube dans l'état serré de l'enveloppe de serrage. Selon cette solution, les arêtes radialement intérieures des parois d'enveloppe de serrage favorisent le maintien des tubes l'un contre l'autre car ils pénètrent dans la matière du tube de sorte que l'accouplement tubulaire résiste à des pressions plus élevées à l'intérieur des tubes sans perdre son étanchéité. De préférence, les arêtes radialement intérieures des parties radialement intérieures de parois présentent des dents qui pénètrent dans la matière du tube Les dents permettent une pénétration encore plus profonde des arêtes des parties de parois radialement intérieures dans la matière du tube de sorte qu' est garanti un maintien encore meilleur des tubes l'un contre l'autre. L'angle compris entre les parties de parois radialement intérieures et la direction axiale peut être ici d'environ 10 à 300, de préférence environ 150. On peut réaliser l'assemblage de telle manière que, pour des tubes pour lesquels les brides sont situées dans des plans radiaux, pour chaque paroi de l'enveloppe de serrage, une partie de paroi radialement extérieure forme avec un plan radial un angle plus petit d'environ 1 à 40, de préférence d'environ 20, que la première partie intermédiaire adjacente à la partie de paroi extérieure et qu'une deuxième partie de paroi intermédiaire, adjacente à la première partie de paroi intermédiaire et à la partie de paroi radialement intérieure, présente un rayon de courbure extérieur qui est supérieur au rayon intérieur de partie rabattue des brides Selon cette modalité, lors du serrage de l'enveloppe de serrage, le rayon de courbure de la deuxième partie de paroi intermédiaire diminue en rapprochant la partie de paroi radialement extérieure, la première partie de paroi intermédiaire et la deuxième partie de paroi intermédiaire vers la bride respectivement adjacente et en rapprochant en même temps la partie de paroi radialement intérieure du tube voisin de sorte que le petit angle entre la partie de paroi radialement extérieure et la bride adjacente devient encore plus petit, et finalement presque nul et qu'il en résulte une surface d'appui accrue entre la partie de paroi radialement extérieure et la bride, de sorte que la force de pression exercée par l'enveloppe de serrage sur la bride est répartie radialement vers l'intérieur sur une surface d'appui accrue de façon correspondante d'une telle manière qu'un moment de flexion plus petit est exercé sur la bride Le moment de flexion est encore réduit lorsque la pression augmente à l'intérieur des tubes et que les brides sont encore davantage incurvées l'une contre l'autre car la surface d'appui entre les brides et les parois de l'enveloppe de serrage augmente encore et que la force de compression exercée sur les brides se répartit de façon correspondante encore plus radialement vers l'intérieur. La bague d'étanchéité peut présenter sur son bord intérieur, des deux côtés, des lèvres d'étanchéité en saillie axialement de chaque côté et pénétrant dans les tubes Ces lèvres d'étanchéité possèdent l'avantage qu'elles sont appliquées, par la pression fluidique existant à l'intérieur du tube, contre les parois intérieures des tubes, et ceci d'autant plus que la pression fluidique est plus élevée Ceci favorise de façon considérable, éventuellement en raison d'une flexion des brides, l'étanchéité de fentes apparaissant entre la bague d'étanchéité et les brides. L'assemblage est de préférence réalisé de telle manière que les côtés radialement extérieurs des lèvres d'étanchéité présentent une courbure selon laquelle elles s'appuient sur les coudes formés par les parties rabattues Il en résulte immédiatement un appui intime entre les coudes des brides et la bague d'étanchéité. Il est encore plus favorable que le rayon de courbure des côtés radialement extérieurs des lèvres d'étanchéité soit un peu supérieur au plus grand rayon de rabattement (rayon des coudes) Ceci présente l'avantage que la bague d'étanchéité s'adapte aussi aux coudes lorsque les brides sont légèrement incurvées l'une vers l'autre, de sorte que le rayon de courbure des coudes s'accroîtrait également. De plus, la zone périphérique radialement extérieure de la bague d'étanchéité peut être en contact avec une bague fermée en matière rigide Cette bague rigide empêche que la matière du joint ne soit comprimée radialement vers l'extérieur hors de la fente entre les brides lors du serrage de l'enveloppe de serrage. La bague rigide peut être disposée dans une rainure périphérique extérieure de la bague d'étanchéité Elle peut alors être assemblée de façon simple avec la bague d'étanchéité En variante, elle pourrait aussi être cependant encastrée dans la matière du joint ou entourer la bague d'étanchéité sur la périphérie extérieure. De préférence, la rainure périphérique est en contre-dépouille de sorte qu'elle inclut totalement la bague rigide au moins dans l'état serré de la bague d'étanchéité De cette manière, la bague d'étanchéité est largement protégée contre des influences corrosives. Lorsque la bague rigide est en fil métallique, il est facile de la réaliser en coupant, dans un fil disponible dans le commerce, une partie de fil d'une longueur correspondant au diamètre souhaité et en soudant les extrémités de la partie de fil, de sorte que l'on évite un maintien en stock de bagues de différents diamètres. En outre, la bague d'étanchéité peut présenter une rainure périphérique radialement intérieure qui facilite la flexion des lèvres d'étanchéité et un appui étroit de celles-ci, sous l'effet de la pression intérieure, sur les coudes des brides et les parois intérieures des tubes. Un autre avantage des lèvres d'étanchéité consiste en ce qu'elles permettent un centrage des tubes avant l'application de l'enveloppe de serrage, la bague d'étanchéité étant introduite, avec sa lèvre d'étanchéité reposant sur un côté, dans l'extrémité ouverte de l'un des tubes et l'autre tube étant alors enfoncé par son orifice sur l'autre lèvre d'étanchéité. On va maintenant décrire de façon plus détaillée l'invention et ses modalités à l'aide du dessin d'un exemple de réalisation préféré Les figures représentent: la Fig 1 une coupe axiale d'un accouplement tubulaire selon l'invention et deux tubes comportant des brides rabattues dans un plan radial et une bague d'étanchéité entre les brides, dans l'état non serré de l'accouplement tubulaire réalisé sous forme d'enveloppe de serrage, la Fig 2 une partie de la coupe radiale II-Il de la Fig 1 et la Fig 3 la même vue qu'à la Fig 1, mais dans l'état serré de l'enveloppe de serrage. L'accouplement tubulaire représenté se compose d'une enveloppe de serrage 1 en métal et d'une bague d'étanchéité 2 en matière élastomère L'accouplement tubulaire sert à l'assemblage axial de deux tubes 3 et 4 qui comportent chacun une bride 5 rabattue dans un plan radial. L'accouplement tubulaire 1 se compose d'une bande de serrage 6 comportant une fermeture de serrage non représentée à ses extrémités et un profil 7 s'étendant en direction périphérique qui présente au moins une interruption dans la direction périphérique axiale et qui est fixé par soudure par points sur la bande de serrage 6 Le profil 7 comporte des parois latérales 8 et recouvre les brides 5 Les parois 8 divergent dans la direction axiale des tubes 3, 4 de sorte que leur distance axiale mutuelle augmente vers l'intérieur et que les brides 5 sont comprimées axialement l'une contre l'autre par les parois 8 lors du serrage de l'enveloppe de serrage Les parois 8 comportent chacune une partie de paroi radialement intérieure 9 qui est repliée selon un angle obtus à partir d'une première partie de paroi intermédiaire conique 10 Les parties de parois radialement intérieures 9 sont également coniques et s'appuient radialement et axialement, dans l'état serré de l'enveloppe de serrage 1, par leur arête radialement intérieure 11, sur la périphérie tubulaire L'appui résulte de ce que les arêtes Il pénètrent dans la matière du tube sous l'effet des composantes agissant radialement de la force de serrage, comme représenté à la Fig 3 En outre, les arêtes radialement intérieures 11 peuvent comporter des dents 12 qui permettent une pénétration plus profonde des arêtes 11 dans la matière du tube et garantissent ainsi un appui plus ferme des parties de parois 9 dans la direction axiale des tubes. Dans l'état serré de l'enveloppe de serrage 1 selon la Fig 1, un angle b, d'environ 10 à 30 , de préférence environ 150, est compris entre les parois radialement intérieures 9 et la direction axiale Dans chaque paroi, une partie de paroi 13 radialement extérieure forme avec un plan radial un angle d plus petit d'environ 1 à 40, de préférence d'environ 20, que la première partie intermédiaire 10 adjacente à la partie de paroi extérieure 13 L'angle c compris entre la première partie de paroi intermédiaire 10 et le plan radial ou la bride voisine 5, est d'environ 5 à 200, de préférence environ 7 à 80 Une deuxième partie de paroi intermédiaire 14 adjacente à la partie de paroi radialement intérieure 9 et à la première partie de paroi intermédiaire 10 comporte un rayon de courbure extérieur Ra qui est supérieur au rayon de rabattement intérieur ri des brides 5. La bague d'étanchéité 2 comporte de chaque côté sur son bord intérieur 2 des lèvres 15 en saillie axiale qui pénètrent dans les tubes 3, 4 Les côtés radialement extérieurs 16 des lèvres d'étanchéité 15 comportent une courbure grâce à quoi ils s'appuient sur les coudes 17 des brides 5 constituées par le rabattement Le rayon de courbure des côtés radialement extérieurs 16 des lèvres d'étanchéité 15 est un peu plus grand que le plus grand rayon de rabattement, c'est- à-dire le rayon extérieur des coudes 17 La zone périphérique radialement extérieure de la bague d'étanchéité 2 est en contact avec une bague fermée 18 en matière rigide De préférence, il s'agit d'une bague 18 en fil métallique, dont les extrémités sont soudées entre elles La bague rigide 18 est disposée dans une rainure périphérique 19 radialement extérieure de la bague d'étanchéité 2 La rainure périphérique 19 est en contre-dépouille de sorte qu'elle enferme totalement la bague rigide 18 au moins dans l'état serré de la bague d'étanchéité 2, comme représenté à la Fig 3 En outre, la bague d'étanchéité 2 comporte une rainure périphérique radialement intérieure 20 qui augmente la flexibilité des lèvres d'étanchéité 15 en direction radiale. Avant l'assemblage des deux tubes 3 et 4, la bague d'étanchéité est d'abord introduite avec une de ses lèvres d'étanchéité 15 dans l'orifice du premier tube 3 et l'autre tube 4 est alors glissé au-dessus de l'autre lèvre d'étanchéité 15, de sorte que le tube 4 est centré à l'aide de la lèvre d'étanchéité 15 s'il n'était pas glissé de façon exactement coaxiale avec l'autre tube 3 Puis, l'enveloppe de serrage est disposée autour des brides 5 dans l'état ouvert de sorte qu'elle prend la position représentée à la Fig 1 dans laquelle les arêtes 11 s'appuient, pratiquement encore sans force de pression radiale, sur les côtés extérieurs des tubes 3, 4 La fermeture de serrage de l'enveloppe de serrage est ensuite fermée et l'enveloppe de serrage 1 est serrée Les forces de compression agissantes F ne sont ici exercées, par les parties de parois 13 radialement extérieures des parois 8, à l'origine que sur les arêtes radialement et axialement extérieures des brides 5 en direction de l'intervalle entre les brides 5 En même temps, les arêtes Il pénètrent dans la matière du tube En poursuivant le serrage de l'enveloppe de serrage 1, les parties de parois intermédiaires incurvées 14 s'incurvent de façon croissante car les parties de parois radialement intérieures 9 s'appuient par leurs arêtes 11 axialement sur les tubes 3, 4 Par conséquent, l'angle d se réduit jusqu'à devenir nul, comme représenté à la Fig 3 Dans cet état, les parties de parois radialement extérieures 13 s'appuient totalement sur les brides 5 Par conséquent, les forces de pression F se sont réparties de façon uniforme sur les surfaces de contact entre les parties de parois 13 et les brides adjacentes 5 de sorte que la force résultante F s'applique à une plus petite distance de l'axe des tubes 3, 4 Lors du serrage de l'enveloppe de serrage 1, le moment de flexion exercé par les parois 8 sur les brides 5 s'est réduit par conséquent, de sorte que les brides 5 ne se disposent pas de manière aussi oblique que si elles étaient sollicitées par la force de serrage F seulement au bord périphérique extérieur Par conséquent, le risque de la formation d'un intervalle entre la bague d'étanchéité 2 et les brides 5 dans une zone radialement intérieure est réduit En outre, la tendance des tubes 3, 4 à s'écarter l'un de l'autre, avec flexion des brides 5, lorsque la pression intérieure crolt,est réduit par la pénétration des arêtes 11 dans la matière du tube parce que le profil 7 maintient ainsi de façon plus ferme les tubes 3, 4 par ses arêtes 11 Plus l'enveloppe de serrage 1 est fortement serrée, plus faible est finalement aussi l'angle c de sorte que les surfaces de contact entre les brides 5 et les parois 8 sont encore accrues et que le moment de flexion exercé sur les brides 5 par les forces de serrage F est réduit, même lorsque les forces de serrage augmentent. Lors du rapprochement des brides 5 au serrage de l'enveloppe de serrage 1, la matière de la bague d'étanchéité 2 est comprimée axialement de sorte qu'elle tend à se déporter vers l'extérieur Ceci est empêché par la bague rigide 18, la rainure 19 étant fermée par la compression de la matière de joint et entourant totalement la bague 18, ce qui protège celle- ci contre la corrosion. Les lèvres d'étanchéité 15 sont de plus comprimées de façon fixe par la pression fluidique à l'intérieur des tubes 3, 4 contre les parois intérieures des tubes 3, 4 de sorte que la fonction d'étanchéité de la bague d'étanchéité 2 augmente aussi lorsque la pression fluidique augmente Comme le rayon de courbure des faces radialement extérieures 16 des lèvres d'étanchéité 15 est un peu supérieur au plus grand rayon de rabattement (le rayon extérieur des coudes 17), les faces radialement extérieures incurvées 16 ne s'appuient pas sur les coudes 17 des brides 5 il lorsque les brides 5 doivent fléchir l'une vers l'autre en accroissant le rayon de courbure. L'accouplement tubulaire représenté est également approprié pour des tubes à brides rabattues coniques, la bague d'étanchéité 2 d'une forme à peu près trapézoïdale étant alors mieux adaptée à la fente entre les brides 5 Dans les tubes de ce type, l'angle d pourrait être un peu supérieur à l'angle conique des brides ou lui être égal, tandis que l'angle c devrait être supérieur à l'angle conique des brides Il en résulterait cependant fondamentalement le même fonctionnement. Au lieu d'une bague 18 en fil métallique, on peut également utiliser une bague en matière plastique dure. Aussi bien une bague 18 en métal qu'une bague 18 en matière plastique pourraient être encastrées lors de la vulcanisation de la bague d'étanchéité 2 Par ailleurs, il est également possible de disposer une bague en forme de pneumatique en matière en bande plate, en métal ou en matière plastique, autour de la périphérie radialement extérieure de la bague d'étanchéité et de relier celle-ci de façon fixe, par exemple par vulcanisation La rainure 20 se rétrécit lors de la flexion de la section transversale sollicitée des lèvres d'étanchéité 15 de sorte qu'elles s'appuient également de façon étanche sur les tubes 3, 4, même pour une pression fluidique plus petite. Revendications 1 Accouplement tubulaire destiné à un assemblage axial de deux tubes ( 3, 4) qui sont pourvus à leurs extrémités de brides ( 5) rabattues vers l'extérieur, entre lesquelles est disposée une bague d'étanchéité en élastomère ( 2), comportant une enveloppe de serrage ( 1) qui saisit par le dessus les brides ( 5) et présente des parois ( 8) divergentes dans la direction axiale des tubes de telle sorte que leur distance mutuelle augmente radialement vers l'intérieur et que les brides ( 5), lors du serrage de l'enveloppe de serrage ( 1), s'appuient axialement l'une sur l'autre et présentent respectivement une partie de paroi radialement intérieure ( 9) qui est repliée selon un angle obtus par rapport à une première partie conique ( 10) de paroi intermédiaire, caractérisé en ce que les parties de parois radialement intérieures ( 9) de l'enveloppe de serrage ( 1) sont coniques et s'appuient axialement par leur arête radialement intérieure ( 11) sur la périphérie du tube dans l'état serré de l'enveloppe de serrage ( 1). 2 Accouplement tubulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arêtes radialement intérieures ( 11) des parties radialement intérieures ( 9) de parois présentent des dents ( 12) qui pénètrent dans la matière du tube. 3 Accouplement tubulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle (b) compris entre les parties de parois radialement intérieures ( 9) et la direction axiale est d'environ 10 à 300 C, de préférence environ 150 C. 4 Accouplement tubulaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour des tubes ( 3, 4) pour lesquels les brides ( 5) sont situées dans des plans radiaux, pour chaque paroi ( 8) de l'enveloppe de serrage ( 1), une partie de paroi ( 13) radialement extérieure forme avec un plan radial un angle (d) plus petit d'environ 1 à 40, de préférence d'environ 20, que la première partie intermédiaire ( 10) adjacente à la partie de paroi extérieure ( 13) et en ce qu'une deuxième partie de paroi intermédiaire ( 14), adjacente à la première partie de paroi intermédiaire ( 10) et à la partie de paroi radialement intérieure ( 9), présente un rayon de courbure extérieur (Ra) qui est supérieur au rayon intérieur de partie rabattue des brides ( 5). Accouplement tubulaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 2) comporte sur son bord intérieur, sur les deux côtés, des lèvres d'étanchéité ( 15) radialement en saillie axialement qui pénètrent dans les tubes ( 3, 4). 6 Accouplement tubulaire selon la revendication , caractérisé en ce que les côtés radialement extérieurs ( 16) des lèvres d'étanchéité ( 15) présentent une courbure selon laquelle elles s'appuient sur les coudes ( 17) formés par les parties rabattues. 7 Accouplement tubulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rayon de courbure des côtés radialement extérieurs ( 16) des lèvres d'étanchéité ( 15) est un peu supérieur au plus grand rayon de rabattement (le rayon extérieur des coudes) ( 17). 8 Accouplement tubulaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la zone périphérique radialement extérieure de la bague d'étanchéité ( 2) est en contact avec une bague fermée ( 18) en matière rigide. 9 Accouplement tubulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague rigide ( 8) est disposée dans une rainure périphérique radialement extérieure ( 19) de la bague d'étanchéité ( 2). Accouplement tubulaire selon la revendication 9, caractérisé en ce que la rainure périphérique ( 19 > est en contre-dépouille et que la bague inclut complètement la bague rigide ( 18), au moins dans l'état serré de la bague d'étanchéité ( 2). 11 Accouplement tubulaire selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la bague rigide ( 18) est en fil métallique. 12 Accouplement tubulaire selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 2) comporte une rainure périphérique radialement intérieure ( 20).