Brevet FR2670267A1 — publié le 19920612

i LIAISON FLEXIBLE-TUBE, ET PROCEDE POUR ETABLIR LADITE LIAISON La présente invention se rapporte à une liaison flexible- tube, dans laquelle le tube est pourvu d'au moins une nervure de retenue à proximité de son extrémité, et le flexible est enfilé sur le tube par une région extrême, au-delà de la ner- vure de retenue, puis est coincé fermement au moyen d'un col- lier de serrage ou élément similaire entourant le flexible der- rière la nervure de retenue; ainsi qu'à un procédé pour éta- blir une telle liaison. Dans une liaison flexible-tube connue de ce type, dans laquelle le flexible consiste en un terpolymère d'éthylène- propylène renfermant une inclusion tissée, et le tube consiste en un métal, la liaison perd son étanchéité notamment à de basses températures situées en deçà du point de congélation, et sous une forte pression intérieure Des expériences condui- tes dans une large plage de températures et de pressions de fluides permettent de conclure que, lorsque la température baisse, la contraction du matériau constituant le flexible se traduit par un relâchement dudit flexible dans la région si- tuée entre le collier de serrage et le tube, c'est-à-dire que l'épaisseur du matériau constituant le flexible finit par ac- cuser une diminution tellement forte que ce matériau n'exerce plus aucune contre-pression sur le collier de serrage Ce col- lier est par conséquent inopérant et, bien que le flexible se resserre plus fermement autour du tube, par suite de sa con- traction, il peut néanmoins aussi être évasé radialement au voisinage du collier, lorsque la pression du fluide augmente dans ce flexible dans la mesure o son élasticité n'a pas été dégradée par le refroidissement - , si bien que le fluide pressurisé peut s'échapper entre le tube et le flexible Cer- tes, le matériau constituant le flexible se dilate lorsque la température augmente, de sorte que ce matériau est en particu- lier plus fortement pressé dans la région du collier de serra- ge, du fait que son volume croit; toutefois, l'effet exercé par la température élevée (excédant notamment 900 C) et par une forte pression d'enserrement peut se traduire par une déforma- tion permanente, et donc par une élasticité lacunaire dudit matériau du flexible, d'o il résulte que l'étanchéité de la liaison diminue également dans une plage de températures moyenne. L'invention a pour objet de fournir une liaison flexible- tube du type précité, ainsi qu'un procédé pour établir cette liaison, ayant tous deux pour effet d'assurer une étanchéité suffisante dans une plage supérieure de températures et de pressions de fluides. Conformément à l'invention, dans la liaison flexible-tube du type considéré, cet objet est atteint par le fait qu'un ma- tériau d'étanchement interposé entre le flexible et le tube, au moins dans la région située entre la nervure de retenue et le collier de serrage, conserve sa faculté d'étanchement au moins dans une plage de températures comprise entre 400 C et + 1400 C. Du fait que, dans cette solution, le matériau d'étanche- ment se trouve également dans le sens axial, à l'extérieur de la zone d'enserrement du collier de serrage, l'étanchéité de la liaison est indépendante, à l'extérieur de la zone d'enser- rement, de la force de serrage appliquée par ledit collier De ce fait, si le matériau constituant le flexible se contracte lorsque la température baisse, cela contribue à une étanchéité suffisante, également lorsque la pression du fluide croit res- pectivement dans le flexible ou dans le tube, car la présence du matériau d'étanchement permet de disposer, globalement, d'une plus grande quantité de matière entre le collier de ser- rage et la nervure de retenue La liaison conserve pareillement son étanchéité en cas d'échauffement excessif: d'une part à cause du fait que le matériau constituant le flexible se dila- te dans la zone d'enserrement du collier, avec accroissement de son volume, en augmentant par conséquent la force d'enser- rement; et, d'autre part, suite au fait qu'on dispose, dans la région située entre le collier et la nervure de retenue, d'une plus grande quantité de matière qui se dilate en cas d'échauffement, et fait augmenter la pression d'étanchement dans cette région. Le matériau d'étanchement est, de préférence, doué d'élas- ticité En cas d'accroissement de la pression du fluide moyen- nant un évasement du flexible lorsque la température est cons- tante, l'élasticité contribue additionnellement à assurer une étanchéité du fait que, le cas échéant, le matériau d'étanche- ment se détend élastiquement et continue ainsi à entretenir un comblement de matière dans l'espace intercalaire situé entre le flexible et le tube, notamment dans l'espace intercalaire adjacent à la base de la nervure de retenue, sans qu'aucun in- terstice ne subsiste ni ne naisse. En outre, il peut être fait en sorte que le matériau d'étanchement n'adhère pas au flexible Ce flexible peut en- suite, si on le souhaite, être plus aisément déboité du tube après desserrage du collier -, étant donné que la surface globalement disponible pour une adhérence entre le flexible et le tube, pouvant être fréquemment constatée à la longue, est conséquemment plus petite. Lorsque le matériau d'étanchement est disposé dans toute la région située entre la nervure de retenue et l'extrémité du flexible, ce flexible ne dispose plus d'aucune surface d'adhé- rence sur le tube Le flexible peut par conséquent, si on le souhaite, être déboîté encore plus facilement du tube (après desserrage du collier). En outre, il est propice que le matériau d'étanchement soit un adhésif adhérant uniquement au tube Cela a pour effet d'assurer une étanchéité encore supérieure étant donné que du fluide pressurisé ne pourrait pas s'échapper, pour le moins, entre le tube et le matériau d'étanchement. De préférence il est fait en sorte que le matériau d'étan- chement soit déposé à l'état visqueux sur le tube, et soit ar- rêté par durcissement sur ce tube Dans ce cas, le matériau d'étanchement s'applique sur le tube d'une manière particuliè- rement étanche, en compensant alors également des rugosités superficielles dudit tube, telles que des bavures de démoulage, notamment des bavures de démoulage axiales Un usinage, en par- ticulier un ébarbage de la surface du tube, s'avère par consé- quent superflu. Il peut, de surcroît, être fait en sorte que le flexible consiste en de l'EPDM ou en du caoutchouc siliconé, notamment avec une inclusion tissée, que le tube consiste en un métal ou en une matière plastique, notamment un polyamide, et que le matériau d'étanchement consiste en un caoutchouc synthétique, notamment un caoutchouc siliconé, ou en un élastomère fluoré. Cela confère des combinaisons de matières particulièrement pro- pices pour le flexible, le matériau d'étanchement et le tube. Le procédé conforme à l'invention, pour établir la liai- son, consiste en ce que le matériau d'étanchement est déposé à l'état visqueux à proximité de la nervure de retenue, sous la forme d'une accumulation de matière entourant le tube entre la nervure de retenue et la zone de coincement du collier de ser- rage, au moins jusqu'à la hauteur radiale de ladite nervure de retenue, et en ce que le flexible est enfilé sur le tube avant le durcissement du matériau d'étanchement, au-delà de la ner- vure de retenue et dudit matériau d'étanchement Dans ce pro- cédé, le matériau visqueux d'étanchement facilite l'enfilement du flexible sur le tube En même temps, le matériau d'étanche- ment se répartit pratiquement sur toute la longueur du tronçon du flexible situé entre la nervure de retenue et l'extrémité enfilée dudit flexible, sans être en majeure partie repoussé devant l'extrémité du flexible suite à l'enfilement de ce der- nier. Une variante du procédé pour établir la liaison peut con- sister en ce que le matériau d'étanchement est déposé, sur le tube, dans un outil de mise en forme qui entoure ledit tube, le flexible étant enfilé après le durcissement dudit matériau d'étanchement Cela autorise un montage préalable de la liai- son, par exemple lorsque le tube est constitué par un raccord tubulaire dont la fixation doit avoir lieu uniquement sur le site d'installation. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin an- nexé sur lequel: la figure 1 est une illustration fragmentaire, partielle- ment en coupe axiale, du tube et du flexible d'une liaison fle- xible-tube conforme à l'invention, préalablement à l'enfilement du flexible sur le tube et avec un matériau visqueux d'étanche- ment accumulé à côté de la nervure de retenue dudit tube, la figure 2 est une demi-coupe d'une liaison flexible-tube conforme à l'invention, à l'état achevé, la figure 3 est une représentation fragmentaire d'une va- riante de la liaison flexible-tube selon la figure 2, compor- tant deux nervures de retenue au lieu d'une seule; et la figure 4 montre une autre variante du procédé conforme à l'invention pour déposer un matériau visqueux d'étanchement, sur le tube, au moyen d'un outil de mise en forme. D'après les figures 1 et 2, une liaison flexible-tube con- forme à l'invention comprend un tube 1 pourvu d'au moins une nervure de retenue 2 à son extrémité; un flexible 3; un ma- tériau d'étanchement 4; et un collier de serrage 5 blocable qui se compose d'un ruban de serrage 6 à mâchoires de serrage 7, ainsi que d'une vis de serrage 8. Le matériau d'étanchement 4 est un caoutchouc siliconé qui conserve ses propriétés, et donc aussi sa faculté d'étan- chement, dans une plage de températures comprise entre environ 800 C et environ + 2600 C Il peut s'agir d'un caoutchouc si- liconé se réticulant à chaud, qui est vulcanisé à 200 'C avec des peroxydes Toutefois, il est également possible d'employer des caoutchoucs silicones vulcanisables à froid L'on peut vul- caniser à froid des produits intermédiaires pâteux et exempts de solvants, revêtant la forme de masses à deux composants ren- fermant des agents de réticulation spécifiques, ou bien d'une masse à un composant qui se réticule par influence de l'air. Dans le présent cas, il s'agit d'un diméthylpolysiloxane asso- cié à un agent de réticulation et à des substances de charge spécifiques. Le tube 1 consiste en un métal, et le flexible 3 consiste en un terpolymère d'éthylène-propylène (EPDM) renfermant une inclusion tissée. Conformément à la figure 1, le matériau d'étanchement 4 est déposé à l'état visqueux à proximité de la nervure de re- tenue 2, sous la forme d'une accumulation de matière entourant le tube 1 entre la nervure de retenue 2 et la zone de coince- ment du collier de serrage 5, au moins jusqu'à la hauteur ra- diale de ladite nervure 2, de préférence sensiblement plus haut Dans l'enchainement, le flexible 3 est enfilé sur le tu- be avant le durcissement du matériau d'étanchement 4, au-delà de la nervure de retenue 2 et dudit matériau 4, comme cela est illustré sur la figure 2 Le collier de serrage 5 est mis en place et bloqué après le durcissement Néanmoins, il est éga- lement possible de mettre en place et de bloquer ledit collier avant le durcissement Lors de l'enfilement du flexible 3, le matériau d'étanchement 4 se répartit pour former un mince film qui s'étend sur toute la région située entre la nervure 2 et l'extrémité du flexible mais qui présente toutefois encore une accumulation plus épaisse dans la gorge formée par ladite nervure 2, entre cette nervure 2 et le collier 5 Après le dur- cissement, le matériau d'étanchement 4 forme un caoutchouc si- liconé doué d'élasticité, dont l'adhérence est relativement ferme à la face externe du tube 1, mais cependant à peine sen- sible à la face interne du flexible 3. Le tube 1 est matérialisé par le manchon de raccordement au radiateur du moteur à combustion interne d'un véhicule auto- mobile, et le flexible matérialise la durite à eau de refroi- dissement interposée entre le radiateur et le bloc-moteur. Lorsque la température de la liaison flexible-tube chute jusqu'en deçà du point de congélation (moteur à l'arrêt en hi- ver), le matériau constituant le flexible se contracte (avec diminution de son volume), si bien que la force de serrage du collier sans le matériau d'étanchement 4 disparaîtrait par défaut d'une contre-pression, et que le flexible 3 serait qua- siment lâche entre le tube 1 et le collier 5 Désormais, cepen- dant, la liaison demeure étanche même si le moteur est mis en route et si la pression de l'eau de refroidissement croit avant même que cette eau de refroidissement se soit réchauffée Cela est imputable à la présence du matériau d'étanchement 4, en particulier dans la région située entre le collier 5 et la ner- vure de retenue 2: en effet, même à une très basse températu- re à laquelle le matériau du flexible est quasiment dur, il conserve encore son élasticité, entretient dans une large me- sure la pression d'enserrement au voisinage du collier 5, et se dilate radialement avec détente du fait de son élasticité conservée, dans la région située entre le collier 5 et la ner- vure 2, avec évasement du flexible 3 suite à la pression du fluide croissante, de sorte qu'il continue d'assurer une étan- chéité suffisante L'expansion élastique du matériau d'étan- chement est alors maximale dans la région comprise entre le collier 5 et la nervure 2, car ledit matériau 4 présente sa plus grande épaisseur dans cette zone. Un accroissement de la température de l'eau de refroi- dissement implique également un réchauffage de la liaison De ce fait, le matériau constituant le flexible se dilate à nou- veau, si bien que le collier de serrage 5 applique de nouveau une plus grande force de serrage et qu'une étanchéité suffi- sante est assurée au moins dans la zone d'enserrement dudit collier 5, même si le flexible 3 est sensiblement soulevé à l'écart de la nervure de retenue 2, dans le sens radial, par la pression interne croissante. Aussi longtemps que le matériau d'étanchement 4 est vis- queux, il compense toutes les rugosités superficielles du tu- be 1, en particulier des bavures axiales de démoulage, ce qui dispense d'un usinage de la surface dudit tube 1 De surcroît, ledit matériau 4 adhère fermement à la surface du tube 1, si bien que, même lorsqu'il règne une très basse température, le fluide pressurisé ne peut pas s'échapper entre ledit matériau 4 et ledit tube 1. L'exemple de réalisation selon la figure 3 se distingue, de celui des figures 1 et 2, uniquement par la présence de deux nervures de retenue 2 et par le fait que le matériau d'étanchement est déposé à l'état visqueux, entre la nervure de retenue 2 axialement interne et la zone respective de coin- cement ou d'enserrement du collier de serrage 5, avec accumu- lation comme dans la forme de réalisation d'après la figure 1 dans ce cas, la rainure ou gorge située entre les deux nervu- res 2 sert uniquement, pour l'essentiel, à recueillir du maté- riau d'étanchement 4 ' excédentaire qui, après l'enfilement du flexible 3 sur le tube 1 et après blocage du collier 5, est refoulé vers l'extrémité dudit tube 1 avant d'avoir durci, à l'opposé de la direction d'enfilement dudit flexible 3, si bien qu'il ne parvient pas dans l'espace interne considéré dudit flexible 3 ou dudit tube 1. La figure 4 illustre, schématiquement, une variante du procédé destiné à déposer le matériau d'étanchement 4 L'on utilise, dans ce cas, un outil 9 de moulage ou de mise en for- me qui est largement adapté à la configuration du tube 1 et à la configuration souhaitée du matériau 4 durci, et présente des arêtes tranchantes circonférientelles 10 et 11 servant à assurer l'étanchéité axiale; en vue du démoulage, l'outil 9 se compose alors de deux moitiés et est revêtu, à sa face in- terne, d'un matériau empêchant une adhérence entre cet outil 9 et le matériau d'étanchement 4 Ce matériau 4 est injecté dans l'outil 9, à l'état visqueux, à travers un orifice de déverse- ment non illustré Il demeure ensuite dans le moule jusqu'à ce qu'il ait durci A l'issue du démoulage, le flexible 3 est en- filé comme sur la figure 2, puis le collier de serrage 5 est mis en place et bloqué autour dudit flexible 3 Cette variante autorise un montage préalable de la liaison lorsque le tube 1 consiste en un manchon de raccordement fixé par exemple, à un stade ultérieur, à une pompe à eau. Dans tous les cas considérés, le tube 1 peut également consister en une pièce tubulaire d'accouplement de flexibles, qui comporte au moins une nervure de retenue 2 respective à chaque extrémité, et est employée pour la solidarisation de deux flexibles. D'autres modifications des exemples de réalisation illus- trés peuvent consister, par exemple, en ce que le flexible est lui aussi fabriqué en du caoutchouc siliconé renfermant, en particulier, une inclusion tissée En outre, le tube peut être constitué non seulement d'un métal, mais également d'une ma- tière plastique et notamment d'un polyamide De plus, le maté- riau d'étanchement peut consister en un autre caoutchouc syn- thétique ou en un élastomère fluoré, par exemple l'un des élas- tomères commercialisés, par la société Du Pont de Nemours, sous la dénomination commerciale "Téflon" ou "Viton". Il va donc de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre. -R E V E N D I C A T I O N S- 1 Liaison flexible-tube, dans laquelle le tube ( 1) est pourvu d'au moins une nervure de retenue ( 2) à proximité de son extrémité, et le flexible ( 3) est enfilé sur le tube ( 1) par une région extrême, au- delà de la nervure de retenue ( 2), puis est coincé fermement au moyen d'un collier de serrage ( 5) ou élément similaire entourant le flexible ( 3) derrière la ner- vure de retenue ( 2), liaison caractérisée par le fait qu'un ma- tériau d'étanchement ( 4) interposé entre le flexible ( 3) et le tube ( 1), au moins dans la région située entre la nervure de retenue ( 2) et le collier de serrage ( 5), conserve sa faculté 4 'étanchement ai: moins dans une plage de températures comprise entre 40 'C et + 140 'C. 2 Liaison selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le matériau d'étanchement ( 4) est doué d'élasticité. 3 Liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le matériau d'étanchement ( 4) n'adhère pas au flexible ( 3). 4 Liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le matériau d'étanchement ( 4) est disposé dans toute la région située entre la nervure de retenue ( 2) et l'extrémité du flexible. Liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que le matériau d'étanchement ( 4) est un adhésif adhérant uniquement au tube ( 1). 6 Liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à , caractérisée par le fait que le matériau d'étanchement ( 4) est déposé à l'état visqueux sur le tube ( 1), et est arrêté par durcissement sur ce tube ( 1). 7 Liaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le flexible ( 3) consiste en de l'EPDM ou en du caoutchouc siliconé, notamment avec une inclu- sion tissée, le tube ( 1) consiste en un métal ou en une matière plastique, notamment un polyamide, et le matériau d'étanchement ( 4) consiste en un caoutchouc synthétique, notamment un caoutchouc siliconé, ou en un élastomère fluoré. 8 Procédé pour établir la liaison selon la revendication 6 ou 7, procédé caractérisé par le fait que le matériau d'étan- chement ( 4) est déposé à l'état visqueux à proximité de la ner- vure de retenue ( 2), sous la forme d'une accumulation de matiè- re entourant le tube ( 1) entre la nervure de retenue ( 2) et la zone de coincement du collier de serrage ( 5), au moins jusqu'à la hauteur radiale de ladite nervure de retenue ( 2), et le fle- xible ( 3) est enfilé sur le tube ( 1) avant le durcissement du matériau d'étanchement ( 4), au-delà de la nervure de retenue ( 2) et dudit matériau d'étanchement ( 4). 9 Procédé pour établir la liaison selon la revendication 6 ou 7, procédé caractérisé par le fait que le matériau d'étan- chement est déposé, sur le tube ( 1), dans un outil ( 9) de mise en forme qui entoure ledit tube ( 1), le flexible ( 3) étant en- filé après le durcissement dudit matériau d'étanchement ( 4).