Brevet FR2701534A1 — publié le 19940819

DISPOSITIF DE RACCORD ETANCHE La présente invention s'applique à un dispositif de raccord pour liaison étanche entre un tube à surface exté- rieure cylindrique et un corps de raccord rigide muni de moyens extérieurs de retenue. Il existe sur le marché une très grande quantité de raccords rapides destinés à raccorder de façon étanche des tubes cylindriques à une tête de raccord rigide présentant une face frontale annulaire d'appui étanche Le problème technique du raccord des sorties de pompes domestiques telles que les circulateurs de chauffage centrale n'est pas résolu de façon satisfaisante lorsqu'il s'agit de raccorder, à long terme, un tube cylindrique rigide, par exemple un tube mince en cuivre, susceptible de présenter divers diamètres, à une tête de raccord rigide et massive standard d'appareil hydrau- lique tel qu'un corps de pompe Pour réaliser de tels rac- cords, il faut en général prévoir un raccord spécial pour chaque diamètre de tube rigide. La présente invention se propose de réaliser un dispo- sitif de raccord pour différents diamètres de tube rigide à raccorder à une tête de raccord d'appareil hydraulique, tel qu'un raccord de refoulement de pompe, et qui comporte un seul type de pièce complexe d'enveloppe relativement onéreuse dénommée bague de retenue, pour les différents diamètres de tubes à raccorder et des pièces internes relativement peu onéreuses et adaptées à différents diamètres extérieurs des tubes à raccorder. A cet effet, selon l'invention, le dispositif de rac- cord comporte une bague interne en matériau élastomère, une bague intermédiaire de serrage en matériau rigide, une bague externe de retenue, ces trois bagues étant concentriques et présentant des surfaces de contact tronconiques conjuguées entre elles, ladite bague intermédiaire de serrage est munie au sommet de sa partie tronconique de moyens de blocage, et ladite bague externe de retenue présente à la base de sa partie tronconique des moyens intérieurs de retenue, de telle manière que le montage par rotation (louvoyant ou par vis- sage) de la bague de retenue sur une tête de raccord du corps de raccord par coopération de leur moyens respectifs de rete- nue provoque l'application d'une face frontale annulaire d'étanchéité de la bague en élastomère sur la face frontale annulaire plane de raccordement du corps de raccord et le serrage radial étanche par la bague de serrage de la bague en élastomère sur la surface extérieure cylindrique du tube à raccorder tandis que le sommet de la partie tronconique de la bague intermédiaire s'applique radialement sur la paroi exté- rieure du tube à raccorder afin d'accrocher axialement ce tube. Le raccord ainsi obtenu, tout en étant relativement économique à fabriquer en une gamme de raccords adaptables à différents diamètres de tube, assure, avec de grandes faci- lités de mise en place, un accrochage axial énergique et persistant sur le tube cylindrique qui est à la fois serré radialement par la bague en élastomère et griffé par la bague de retenue Une telle disposition de serrage et de retenue garantit un excellent amortissement du tube cylindrique, ce qui se révèle précieux pour les tubulures d'appareils domes- tiques tels que les chaudières de chauffage à circulateur intégré qui doivent être très silencieuses pendant une longue période de service alors qu'elles présentent des longueurs de tubes de cuivre minces aptes à vibrer sous l'effet d'excita- tion des circulations hydrauliques Pour de tels appareils, le dispositif de raccord selon l'invention assure un amor- tissement parfait des excitations en bout de tube, avec un accrochage puissant des tubes qui, malgré cet accrochage, ne peuvent alors pas être excités en vibration par des corps vibrants tels que des corps de pompe. Selon un autre mode de réalisation, la bague en élasto- mère comporte, à la périphérie de la base de sa partie tron- conique, une collerette en saillie sur laquelle la surface frontale de grand diamètre de la bague de serrage est suscep- tible de s'appuyer Cette disposition permet d'arrêter l'ef- fort de serrage axial sur une butée en élastomère propre à étouffer les vibrations que le corps de raccord pourrait transmettre au tube à raccorder La base de cette partie tronconique de la bague en élastomère comporte de préférence au moins une nervure annulaire en saillie, apte à améliorer l'étanchéité de contact entre ladite face frontale et la face frontale annulaire plane du corps de raccord On obtient ainsi une étanchéité parfaite et susceptible de persister pendant des années au contact entre la bague en élastomère et le corps de raccord. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de blocage de la bague intermédiaire de serrage sont constitués par une partie rabattue vers le centre de la bague de serrage La partie rabattue'vers le centre de la bague de serrage comporte, à son extrémité intérieure, des griffes séparées aptes à s'engager chacune radialement dans la paroi extérieure du tube à raccorder. Selon encore un autre mode de réalisation de l'inven- tion, les moyens intérieurs de retenue de la bague externe sont constitués d'lun élément d'un système de couplage par vissage choisi dans le groupe comprenant les systèmes à vis- écrou, les systèmes à rampe et ergot, par exemple une rampe circulaire propre à obliger, au cours de la rotation de mon- tage du dispositif de raccord sur le corps de raccord, ledit dispositif de raccord à effectuer un déplacement axial en direction dudit corps de raccord pour comprimer la bague en élastomère axialement sur la face frontale annulaire du corps de raccord et, par effet hydrostatique, radialement sur la surface extérieure du tube à raccorder La bague de serrage présente une fente axiale dont les deux bords libres sont susceptibles de se rapprocher au cours du serrage par la bague de retenue qui la repousse en direction du corps de raccord, ou bien la bague de serrage comporte sur sa partie conique au moins un pli ou ondulation d'orientation axiale par rapport à ladite surface tronconique. Lorsque le dispositif de raccord selon l'invention est destiné à être appliqué à des tubes à raccorder de diamètres extérieurs différents, on peut créer selon l'invention une gamme de dispositifs de raccord destinés à raccorder des tubes cylindriques de diamètres extérieurs différents, tous les types de raccord de la gamme comportent alors la même bague externe de retenue, la bague interne en élastomère et la bague intermédiaire de serrage étant chacune adaptées au diamètre extérieur du tube cylindrique à raccorder et aux dimensions du corps de raccord. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparal- tront à la lecture de la description de divers modes de réa- lisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé, dans lequel: la figure 1 représente en coupe axiale un dispositif de raccord étanche selon l'invention monté entre un tube cylindrique mince et une tête de raccord de refoulement de pompe; la figure 2 représente en vue en bout, à l'état libre et avant montage en position, la bague intermédiaire de serrage prévue à l'inté- rieur du dispositif de raccord étanche selon l'invention; la figure 3 représente à l'état libre, pour moitié en coupe axiale et pour moitié en vue exté- rieure en élévation, la bague interne en élastomère prévue à l'intérieur du dispo- sitif de raccord étanche selon l'inven- tion; les figures 4 et 5 représentent, en coupe axiale comme à la figure 1 mais à plus petite échelle, le dispositif de raccord étanche selon l'invention appliqué respectivement au montage d'un tube cylindrique de petit diamètre et d'un tube cylindrique du plus grand diamètre admissible; les figures 6 et 7 représentent en élévation et en perspective des variantes de réalisation de la bague intermédiaire de serrage représentée à la figure 2 et qui permettent d'exercer un serrage radial plus important. Le dispositif de raccord étanche représenté en coupe axiale sur la figure 1 est destiné à raccorder le débouché la d'une canalisation lb ménagée dans une tête de raccord rigide 1, par exemple un raccord de refoulement de corps de pompe, à un tube 2 à surface extérieure cylindrique, par exemple un tube de cuivre étiré à paroi mince La tête de raccord 1 présente, de façon classique, des moyens extérieurs de rete- nue 3, et une face frontale annulaire plane 4 de raccordement étanche Les moyens de retenue 3 sont prévus sur la périphé- rie d'un corps de raccord rigide et massif 5 dont la face terminale est constituée par la face 4 Ils peuvent être constitués comme ici par des tronçons de rampe circulaire mais aussi par un filetage extérieur, l'important sur le plan fonctionnel étant qu'ils imposent au montage un déplacement axial dans la direction de la face. Le dispositif de raccord 6 comporte extérieurement une bague de retenue 7 relativement massive et qui est équipée à une extrémité de moyens de retenue intérieurs 8 qui sont conjugués des moyens extérieurs 3 du corps de raccord 5, par exemple des tronçons de rampe conique quart-de-tour pour permettre une fixation en pression axiale sur le corps 5 de raccord rigide Dans la direction opposée aux moyens de rete- nue intérieurs 8, la bague de retenue 7 présente une partie en tronc de cône 9 s'effilant vers l'extérieur et qui forme une surface tronconique intérieure 10 coopérant avec la sur- face tronconique extérieure conjuguée 11 d'une bague inter- médiaire de serrage 12 La bague de serrage 12 qui présente une grande capacité de déformation radiale est réalisée en un matériau rigide de faible épaisseur, par exemple en tôle d'acier et présente, du côté effilé du cône, une partie de rebord annulaire 13 qui est rabattue vers le centre et dont le bord intérieur 13 a, présentant le cas échéant une forme tranchante, presse en position de montage telle que repré- sentée à la figure 1, la surface extérieure 2 a du tube 2 à raccorder A la place de la partie de rebord annulaire 13, on pourrait prolonger le côté effilé du cône de la bague de serrage 12 en direction de l'extérieur et du tube 2, jusqu'à venir en appui directement sur la surface extérieur du tube 2. Le dispositif de raccord 6 comporte, à l'intérieur de la bague de serrage 12, une bague interne tronconique 14 en un matériau élastomère La bague 14 présente un passage cen- tral cylindrique 15 qui, en position sans contrainte telle que représentée à la figure 3, présente un diamètre voisin 1 S (avec un léger écart en plus ou en moins selon les tolérances et/ou le degré de serrage hydrostatique souhaité) de celui du diamètre extérieur du tube à raccorder 2 La surface exté- rieure tronconique 16 de la bague 14 correspond à la surface tronconique intérieure 12 a de la bague de serrage 12 et la face d'extrémité effilée 17 coopère avec la face intérieure 22 du rebord annulaire 13 La bague élastomère 14 présente, sur son côté large, une face frontale annulaire d'étanchéité 18 de forme générale plane Au repos, en position détendue comme représenté à la figure 3, la face 18 d'étanchéité sur la face annulaire plane 4 de la tête de raccord 1 comporte au moins une nervure annulaire 19 en saillie, à section trans- versale arrondie ou en triangle On a prévu, sur le mode de réalisation représenté, deux nervures annulaires 19 concen- triques à section transversale en triangle. La surface frontale d'étanchéité 18 se prolonge à sa périphérie par une collerette en saillie 20 sur laquelle s'appuie la surface frontale arrière 21 de grand diamètre de la bague de serrage 12, en confirmant l'application de la surface 18 sur la face 4 La paroi intérieure 22 de la partie 13 rabattue vers l'intérieur présente, de préférence, une forme générale plane apte à coopérer avec au moins une partie de la face frontale d'extrémité 17 de petit diamètre de la bague en élastomère 14 et vient ainsi confirmer la pression axiale de cette bague 14 sur la face frontale annulaire 4. On a représenté sur la figure 2 la bague de serrage 12 à l'état complètement détendu, avant son introduction dans la bague de retenue 7 On remarque qu'elle est fendue sur sa surface tronconique Il et sur sa partie 13 rabattue vers l'intérieur, en formant des bords 23 et 24 qui se rapprochent sans se toucher complètement à l'intérieur de la bague de retenue 7 montée telle que représentée à la figure 1 Afin d'assurer un meilleur accrochage de la bague de serrage 12 sur le tube 2 à raccorder, la surface rabattue ou de rebord 13 se termine, à son extrémité intérieure, par des griffes ou dents 25 à extrémité tranchante 26 (correspondant au bord intérieur 13 a représenté à la figure 1) qui pénètrent dans la paroi du tube 2 d'une faible longueur (de 1 à 0,1 mm) lorsque la partie rabattue 13 est repoussée vers le centre par la paroi conique intérieure 10 de la bague de retenue 7 Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, les moyens de retenue ou ergots 3 comportent des rampes 27 en forme de seg- ments annulaires et qui coopèrent avec les moyens de retenue ou rebords 8 pour provoquer un déplacement axial forcé de la bague de retenue 7 à l'encontre de la réaction de la bague en élastomère 14 en appui par sa face 18 sur la face 4 du corps de raccord 5, cette réaction étant transmise par la bague de serrage 12 à la surface conique 10 Une rampe en segments circulaires peut être également prévue sur le rebord 8 pour coopérer avec la rampe 27 ou bien pour remplacer celle-ci. Le montage du dispositif de raccord selon l'invention est réalisé de la façon suivante Le dispositif de raccord 6 se présente équipé de la bague de serrage 12 non serrée et qui porte la bague en élastomère 14 non comprimée, c'est-à- dire avec sa petite face d'extrémité 17 placée à distance de la partie rabattue 13 Le tube à raccorder 2 est alors intro- duit dans la bague en élastomère 14 en traversant le cercle des dents 26 non serrées qui dégage un diamètre légèrement supérieur à celui du diamètre extérieur du tube 2 Après la traversée de la partie rabattue 13, le tube 2 s'introduit dans l'alésage 15 de la bague en élastomère 14, en agrandis- sant légèrement cet alésage lorsque celui-ci présente un diamètre inférieur au diamètre extérieur du tube 2 Pour réaliser le montage du dispositif de raccord 6 dans lequel est alors engagé le tube à raccorder 2, sur le corps de rac- cord rigide 5, on vient pousser axialement la bague de rete- nue 7 en direction du corps de raccord 5 afin de presser la face frontale annulaire d'étanchéité 18 sur la face frontale annulaire plane 4 du corps 5, ce qui repousse, par la colle- rette en saillie 20 alors fortement comprimée, la bague de serrage 12 vers le fond étroit du tronc de cône 9 La bague de serrage fendue 12 se resserre alors et le bord intérieur à denture tranchante 13 a du rebord annulaire 13 pénètre sur une faible profondeur dans la paroi de surface extérieure 2 a du tube à raccorder 2 en ancrant axialement celui-ci par rapport à la bague de serrage 12. En réduisant son diamètre de surface conique par rap- prochement des bords 23 et 24 de la fente, la bague de ser- rage 12 comprime l'élastomère de la bague 14 de façon prati- quement hydrostatique car l'élastomère est confiné de toute part sauf entre les dents 25 o, du fait de la cohésion de l'élastomère, il ne peut se produire qu'un léger bombement vers l'extérieur de la matière élastomère de la bague (bom- bement qui ne peut en aucune façon compenser la réduction de volume de l'élastomère) En conséquence de cette réduction de volume, l'élastomère de la bague 14 exerce une forte pression annulaire sur la paroi extérieure 2 a du tube 2, ce qui assure l'étanchéité entre ce dernier et la bague 14, même si, à l'état détendu de cette dernière, son alésage 15 présente un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube à raccorder 2 Bien entendu, le tube 2 qui peut être métallique (par exemple en cuivre) mais aussi en matières plastiques de diverses rigidités (depuis le polyvinyle très mou, via le polyéthylène relativement mou jusqu'aux polyesters les plus durs), doit présenter une surface extérieure lisse pour confirmer l'étanchéité Sur la face frontale annulaire 18 de la bague élastomère 14, les nervures annulaires 19 sont re- poussées vers l'intérieur de la masse de l'élastomère en assurant sur la face annulaire plane 4 deux lignes à forte pression garantissant l'étanchéité entre le corps de raccord et la bague en élastomère 14, même dans le cas général o le corps 5 y compris la face 4 de raccordement étanche est brut de fonderie et présente de petites irrégularités de surface. Après avoir pressé axialement la bague externe de rete- nue 7, on veille à l'introduction des moyens de retenue 8 entre les interruptions des moyens extérieurs de retenue ou rampes 3 On peut alors faire tourner à force, par exemple à l'aide d'une clé plate dont les branches latérales en fourche sont en appui sur des pans 28 de la bague de retenue 7 (par exemple un six pans ménagé en périphérie extrême de la bague de retenue massive 7), pour verrouiller les organes de rete- nue intérieurs 8 sur les moyens de retenue ou rampes 3 de la tête de raccord 11 Cette rotation provoque un rapprochement supplémentaire entre la partie en tronc de cône 9 et le corps de raccord rigide 5 et donc une compression supplémentaire de l'élastomère de la bague 14 et une pénétration supplémentaire des dents 25 dans la paroi du tube à raccorder 2, ce qui confirme l'ancrage axial du tube 2 ainsi que l'étanchéité aux fluides entre le tube 2 et la bague 14 d'une part, et entre cette bague 14 et le corps de raccord 5 d'autre part En fin de rotation d'accrochage de la bague de retenue 7 par rapport au corps de raccord 5, on peut prévoir des moyens réciproques de verrouillage, par exemple par coopération d'un creux mé- nagé sur la surface de rampe 27 et d'une saillie conjuguée ménagée sur les moyens de retenue 8, ou l'inverse. Sur les figures 4 et 5 on a représenté, à plus petite échelle qu'à la figure 1, respectivement le montage d'un tube cylindrique 2 ' de petit diamètre par rapport au tube 2 de la figure 1 et d'un tube cylindrique 2 " du plus grand diamètre admissible Les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence qu'à la figure 1. On constate qu'il s'agit de raccorder, sur un même corps de raccord rigide 5, des tubes 2 ' et 2 " de diamètres très différents Le dispositif de raccord 6 comporte en gé- néral la même bague de retenue 7 On a représenté sur les figures 4 et 5 des bagues de retenue 7 a et 7 b, légèrement différentes, pour illustrer les cas limites possibles avec le dispositif de raccord selon l'invention, mais sur le plan économique, il paraît plus avantageux d'utiliser une bague de retenue massive standard (pièce de fonderie ou pièce métal- lique emboutie) Les bagues de serrage 12 ' et 12 " présentent sensiblement la même surface conique extérieure mais des parties de rebord annulaire 13 ' et 13 ", adaptées à chacun des tubes 2, respectivement de petit diamètre 2 ' et de diamètre maximal 2 " Les bagues en élastomère 14 a et 14 b ne présentent qu'une partie sensiblement identique, à savoir la collerette en saillie 20 qui retient l'extrémité de grand diamètre de la bague de retenue 12. Sur les figures 6 et 7, on a représenté en perspective des bagues de serrage 12 c et 12 d réalisées en tôle de faible épaisseur mais qui présentent néanmoins une bonne rigidité radiale et axiale Dans le mode de réalisation représenté à la figure 6, le corps conique de la bague de serrage 12 c comporte des rainures axiales 29 orientées selon la pente des cônes et qui débouchent chacune sur une partie de rebord 30 destinée à venir presser la collerette en saillie 20 de la bague en élastomère 14 Le rebord 13 c qui n'est pas muni à son arête d'extrémité intérieure de dents ou griffes, est susceptible de subir une légère contraction radiale qui lui permet d'ancrer axialement le tube 2 à assembler. Dans le mode de réalisation de la bague de serrage 12 d représenté sur la figure 7, une seule rainure axiale 29 est prévue avec un rebord 30 et est raccordée à une surface coni- que 12 e qui correspond à l'alésage conique 11 de la partie en tronc de cône 9 de la bague de retenue 7 La bague de serrage 12 d est habituellement réalisée dans une tôle de plus forte épaisseur que la bague de serrage 12 c et sa surface conique intérieure 12 a coopère avec la surface conique extérieure 16 de la bague en élastomère 14. On doit comprendre que les rainures axiales 29 n'ont pas seulement pour fonction de donner de l'élasticité radiale aux bagues de serrage 12 c et 12 d mais qu'elles assurent éga- lement l'immobilisation en rotation de la bague en élastomère 14 qui peut comporter ou non, sur sa face extérieur tronco- nique 16, des rainures correspondantes des rainures 29. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccord pour liaison étanche entre un tube ( 2) à surface extérieure cylindrique et un corps de raccord rigide ( 1, 5) muni de moyens extérieurs de retenue ( 3), caractérisé en ce qu'il comporte une bague interne ( 14) en matériau élastomère, une bague intermédiaire de serrage ( 12) en matériau rigide, une bague externe de retenue ( 7), ces trois bagues étant concentriques et présentant des sur- faces de contact tronconiques conjuguées entre elles, en ce que ladite bague intermédiaire de serrage ( 12) est munie au sommet de sa partie tronconique de moyens de blocage ( 13), et en ce que ladite bague externe de retenue ( 7) présente à la base de sa partie tronconique des moyens intérieurs de rete- nue ( 8). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bague interne ( 14) présente à la périphérie de la base ( 18) de sa partie tronconique une collerette ( 20) en saillie. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que ladite bague interne ( 14) présente à la base ( 18) de sa partie tronconique au moins une nervure annulaire ( 19) en saillie. 4. Dispositif selon lrune quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de blocage ( 13) de ladite bague intermédiaire de serrage sont constitués d'une partie rabattue vers le centre de la bague de serrage ( 12). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie rabattue vers le centre ( 13) de la bague de serrage ( 12) comporte, à son extrémité intérieure, des grif- fes ( 25). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens intérieurs de retenue ( 8) de la bague externe sont constitués d'un élément d'un sys- tème de couplage par vissage choisi dans le groupe comprenant les système à vis et écrou, les systèmes à rampe et ergot. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6 caractérisé en ce que la bague de serrage ( 12) présente une fente axiale. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que la bague de serrage ( 12) comporte sur sa partie conique au moins un pli ou ondulation ( 29) d'orientation axiale par rapport à ladite surface tron- conique ( 11). 9. Gamme de dispositifs de raccord selon l'une quel- conque des revendications 1 à 8, destinés à raccorder des tubes cylindriques de diamètres extérieurs différents, ca- ractérisée en ce que tous les types de raccord de la gamme comportent la même bague externe de retenue ( 7), la bague interne en élastomère ( 14) et la bague intermédiaire de ser- rage ( 12) étant chacune adaptées au diamètre extérieur du tube cylindrique à raccorder ( 2).