Brevet FR2696366A1 — publié le 19940408

La présente invention concerne un dispositif visant à protéger les organes d'étanchéité des appareils de sertissage hydraulique, contre les phénomènes d'extrusion dus aux très fortes pressions utilisées. Ces appareils de sertissage, également dénommés sondes de sertissage, sont utilisés dans le domaine des échangeurs ou générateurs de vapeur pour sertir les tubes dans les plaques d'extrémités. Une sonde de sertissage est notamment décrite dans le document EP-A-84 940. Cette sonde comporte un corps cylindrique dont les extrémités ont un diamètre voisin de celui du tube à sertir et dont la partie centrale a un diamètre réduit de façon à former une chambre de forme tubulaire où sera appliquée, au moyen d'un fluide, une très haute pression. Cette chambre est rendue étanche, à chacune de ses extrémités, au moyen d'organes d'étanchéité constitués généralement d'une paire de joints : un joint torique classique en caoutchouc et un joint intermédiaire interposé entre le joint torique et un épaulement annulaire d' un dispositif anti-extrusion. Le joint intermédiaire a une dureté supérieure à celle du joint torique et il résiste mieux aux déformations dues à la très haute pression. Lors de la montée en pression, le volume de la chambre d'application de la pression varie en même temps que le diamètre interne du tube à sertir. Les organes d'étanchéité se déforment et ont tendance à fluer dans l'espace laissé libre du fait de l'augmentation du diamètre du tube à sertir, au fur et à mesure de la montée en pression. Le document précité a pour objet une sonde de sertissage qui comporte un dispositif anti-extrusion constitué d'une sorte de mandrin expansible. Au fur et à mesure de la montée de la pression de sertissage, la partie expansible de ce mandrin vient combler l'espace qui naît entre la paroi interne du tube à sertir et l'épaulement du joint intermédiaire. En fait, la partie expansible du mandrin complète l'épaulement du joint intermédiaire, limitant le fluage et interdisant toute possibilité d'extrusion de ce joint. Ainsi on évite une déformation irréversible du joint intermédiaire et la sonde devient utilisable pour le sertissage d'une multitude de tubes avant une intervention sur les organes d'étanchéité. Le dispositif anti-extrusion décrit dans le document précité, se présente sous la forme d'un mandrin comprenant une rondelle munie d'une surface tronconique et une pluralité de segments définissant une bague ; l'ensemble des segments étant réuni par un bracelet élastique. L'extrémité des segments est conformée pour coopérer avec la rondelle du mandrin de sorte que la pression de sertissage provoque une expansion des segments autour de la partie tronconique de ladite rondelle, accompagnant le tube au fur et à mesure de son accroissement de diamètre et de sa déformation. Un tel dispositif comporte un nombre important de pièces et il est relativement onéreux. La présente invention propose un dispositif antiextrusion qui permet de remédier à ces inconvénients en évitant les inconvénients liés au système précédemment décrit. Entre autre, ce dispositif anti-extrusion présente l'avantage d'un faible coup de réalisation et d'une très grande facilité de mise en oeuvre. Le dispositif anti-extrusion selon l'invention consiste en une pièce, en forme de bague, comportant une hélicoide susceptible de se déformer radialement sous l'effet de la pression de sertissage dirigée axialement. Dans le domaine des pressions très importantes, le dispositif peut comporter une rondelle complémentaire de faible épaisseur interposée entre le joint intermédiaire et la face extensible de la bague munie de l'hélicoide, laquelle face extensible complète, au fur et à mesure de l'accroissement du diamètre du tube à sertir, l'espace autour de la rondelle de façon à offrir une surface d'appui solide complémentaire au joint intermédiaire qui a tendance à fluer dans ledit espace sous l'effet de la pression de sertissage. Selon l'invention, la bague comporte une fente hélicoidale de faible épaisseur, qui délimite l'hélicoïde, laquelle fente s'étend sur une partie seulement de la longueur de ladite bague. Toujours selon l'invention, la fente est inclinée par rapport à une perpendiculaire à l'axe longitudinal de la bague, pour permettre un glissement des spires de l'hélicoïde les unes sur les autres, et provoquer l'accroissement de diamètre de la partie de bague située du coté du joint, au fur et à mesure de la montée en pression. L'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre indicatif, et dans lesquels - la figure 1 représente, de façon partielle, une sonde disposée dans un tube à sertir dans une plaque à trous - les figures 2a et 2b montrent le dispositif anti-extrusion en position active lors de la montée en pression de sertissage, selon deux modes de réalisation - la figure 3 représente la bague constituant le dispositif anti-extrusion - la figure 4 représente cette même bague en coupe. On a représenté, de façon partielle, figures 1 et 2, une plaque à trous 1 recevant un tube 2 et, dans le tube, une partie seulement d'une sonde de sertissage. Cette sonde comporte un corps cylindrique 3 et une extrémité 4 cylindrique également dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre interne du tube. L'espace entre le tube 2 et le corps cylindrique 3 de la sonde forme la chambre 5 dans laquelle est appliquée la pression de sertissage. A chaque extrémité de la chambre 5, l'étanchéité entre la sonde et le tube 2 est obtenue au moyen d'un joint torique 6 du type joint en caoutchouc. Ce joint 6 prend indirectement appui sur un épaulement 7 de la sonde au moyen d'un joint intermédiaire 8 et d'un dispositif antiextrusion 10. L'épaulement 7 se situe entre le corps 3 et l'extrémité 4 de la sonde. Le dispositif anti-extrusion 10 se présente sous la forme d'une bague cylindrique interposée entre l'épaulement annulaire 7 de la sonde et le joint intermédiaire 8. Le diamètre interne de cette bague 10 correspond, sur les figures, au diamètre du corps 3 ; son diamètre externe correspond sensiblement à celui de l'extrémité 4 de la sonde. Lorsque la pression de sertissage P pest appliquée dans la chambre 5, le joint torique 6 se déforme, mais cette déformation est contenue par le joint intermédiaire 8 qui est en contact à la fois avec la paroi interne 11 du tube 2, la surface du corps 3 de la sonde, et l'extrémité 12 de la bague 10. Au fur et à mesure de ltétablissement de la pression dans la chambre 5, le tube 2 se dilate dans la plaque à trous 1 ; le volume de cette chambre 5 augmente et le joint intermédiaire 8 augmente de diamètre pour suivre l'accroissement du diamètre interne du tube 2. La pression en dehors de la chambre 5 étant à la pression atmosphérique normale, le joint intermédiaire 8 a tendance à fluer dans l'espace qui nait entre la bague 10 et la paroi interne 11 du tube 2. Pour éviter la formation de cet espace, la bague 10, de forme générale cylindrique au repos, comporte, sur une partie de sa longueur, une hélicoide 13 disposée du coté du joint intermédiaire 8. Cette hélicoide 13 ressemble à un ressort classique à spires jointives, ctest-à-dire à un ressort formé d'un fil enroulé directement en hélice sur une tige cylindrique. En position repos, c'est-à-dire avant l'application de la pression de sertissage dans la chambre 5, la bague 10 est rigoureusement cylindrique, simplement enfilée sur le corps 3 de la sonde ; elle est en appui d'un coté, sur l'épaulement 7 de l'extrémité 4 de la sonde, et de l'autre coté, sa face 12 reçoit le joint 8. Lorsque la pression de sertissage est appliquée dans la chambre 5, on remarque, comme représenté figure 2a, l'accroissement du diamètre du tube 2 et la déformation de la partie de la bague 10 en forme d'hélicoïde 13. Cette hélicoïde 13, sous l'application de la pression de sertissage dirigée axialement, augmente de diamètre et se maintient en contact avec la paroi interne 11 du tube 2. On évite ainsi le phénomène de fluage du joint intermédiaire 8 entre la bague 10 et la paroi interne 11 du tube 2. Le fluage du joint 8 entre le corps 3 et l'hélicoïde 13 déformée est limité si les pressions se situent en-dessous de 2000 bars. Pour des pressions de sertissage plus élevées, pouvant atteindre 4000 bars et plus, une rondelle 14, fig. 2b, est interposée entre la bague 10 et le joint intermédiaire 8. Cette rondelle 14 est en appui sur la face 12 de la bague 10 et sa section est décroissante, du centre vers l'extérieur de façon à conserver une résistance relativement importante tout en ayant une épaisseur la plus faible possible au niveau de sa bordure périphérique externe. Le diamètre interne de la rondelle 14 correspond au diamètre de la bague 10 et du corps 3 ; son diamètre externe correspond à celui de la bague 10 au repos. La section de cette rondelle 14 est triangulaire ou trapézoïdale. Cette rondelle est métallique de préférence.On remarque, sur l'agrandissement partiel de la fig. 2b, que le joint intermédiaire 8 remplit la cavité qui naît à la périphérie de la rondelle 14 ; le fond de cette cavité est constitué par la face 12 de la bague 10. Grace à sa faculté d'extension, cette face 12, en forme de couronne, obture constamment l'espace naissant au fur et à mesure de l'accroissement du diamètre interne du tube à sertir et empêche l'extrusion du joint 8. On a représenté, figures 3 et 4, la bague 10 constituant le dispositif anti-extrusion. Cette bague 10 s'apparente à une portion de tube emmanché sur le corps 3 de la sonde. Selon l'usage de la sonde et les pressions, le matériau sera du type métallique ou plastique. La longueur de cette bague correspond sensiblement à son diamètre interne. Le diamètre externe de la bague est sensiblement inférieur au diamètre interne du tube à sertir ; il correspond sensiblement à celui de ltextrémité 4 de la sonde Cette bague est découpée partiellement en hélice de façon à former l'hélicoïde 13. Cette découpe est par exemple réalisée au moyen d'un faisceau laser ; la largeur de la découpe est de l'ordre de un à 2/100 de mm. La fente hélicoïdale 15 ainsi formée débute, comme représenté figure 4, sensiblement à mi-longueur de la bague, sur sa paroi interne, et s'étend de façon à former un peu plus de deux spires. La génératrice 16 servant à la formation de la fente 15, passe par l'axe longitudinal 17. Cette génératrice 16 fait un angle alpha avec une perpendiculaire 18 audit axe longitudinal 17. Cet angle alpha est de l'ordre de 450. On remarque que la génératrice 16 coupe l'axe 17 du coté de la surface d'accueil du joint intermédiaire 8. La section de l'hélicoïde s'apparente à un losange. Le pas 2 de lthélicoide est sensiblement supérieur à l'épaisseur de la bague. La déformation radiale de l'hélicoïde résulte de l'inclinaison de la fente hélicoïdale. Chaque spire glisse sur la précédente en augmentant le diamètre de la bague fendue hélicoidalement. L'hélice se déforme radialement de manière progressive et s'inscrit dans une forme sensiblement conique comme représenté figure 2. Cette forme conique génère le raccordement des portions de diamètres -différents du tube 2 à sertir, au niveau du rebord de la plaque à trous 1. On peut également prévoir une hélicoide 13 à pas variable selon l'effet souhaité, ainsi qu'une fente 15 dont l'angle alpha varie entre le début et la fin de lthélicoide. On remarque aussi, figure 4, l'extrémité 19 de l'hélicoïde 13. Cette extrémité a une forme triangulaire et s'inscrit dans un logement aménagé dans la spire précédente. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Dispositif anti-extrusion pour sonde de sertissage hydraulique, du type disposé au niveau de chaque extrémité de la chambre d'application de la pression de sertissage, entre un épaulement annulaire (7) du corps cylindrique (3) de la sonde et un joint annulaire intermédiaire (8) situé derrière le joint d'étanchéité (6) de ladite chambre, caractérisé en ce qu'il consiste en une pièce en forme de bague (10) qui est enfilée sur le corps cylindrique (3), et qui comporte une hélicoide (13) susceptible de se déformer radialement, sous l'effet de la pression de sertissage, en même temps que la structure (2) à sertir. 2.- Dispositif anti-extrusion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague (10) comporte une fente hélicoïdale (15) qui délimite l'hélicoïde (13), laquelle fente (15) s'étend sur une partie de la longueur de ladite bague. 3.- Dispositif anti-extrusion selon la revendication 2, caractérisé en ce que la largeur de la fente hélicoïdale (15) est de l'ordre de un à 2/love de mm. 4.- Dispositif anti-extrusion selon la revendication 3, caractérisé en ce que la fente (15) est inclinée par rapport à une perpendiculaire à l'axe longitudinal (17') de la bague (10), pour permettre un glissement des spires les unes sur les autres et provoquer l'accroissement du diamètre de la partie de la bague située du côté du joint intermédiaire. 5.- Dispositif anti-extrusion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, interposée entre la bague (10) et le joint intermédiaire (8), une rondelle (14) de faible épaisseur. 6.- Dispositif anti-extrusion selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rondelle (14) comporte une section décroissante en allant de sa partie centrale vers sa bordure périphérique.