Brevet FR2701533A1 — publié le 19940819

DISPOSITIF DE RACCORDEMENT AUTOMATIQUE DE TUYAUTERIES. DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif permettant d'assurer, de façon automatique, le raccordement étanche de deux tuyauteries d'un circuit de fluide basse pression. De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif permettant d'assurer le raccordement étanche des extrémités en vis-à-vis de deux tuyauteries liées à des structures extérieures destinées elles-mêmes à être raccordées l'une à l'autre, par exemple lors d'une opération d'assemblage d'une installation, d'un appareil ou d'une machine quelconque. Lorsqu'on procède à l'assemblage provisoire ou définitif de certains organes complexes incluant des circuits liquides ou gazeux, le raccordement des tuyauteries appartenant à chacun de ces organes pose parfois des problèmes délicats à résoudre, notamment lorsque les zones dans lesquelles se situent les tuyauteries à raccorder sont difficiles d'accès ou de volume très réduit. Dans ce cas, un raccordement manuel des tuyauteries constitue une opération extrèmement pénalisante qu'il est souhaitable de pouvoir remplacer par un raccordement effectué automatiquement lors du raccordement des organes portant les tuyauteries. A titre d'exemple parmi de nombreuses autres applications possibles, ce problème se pose notamment lorsqu'on installe un moteur d'avion dans la structure destinée à lui servir d'enveloppe. Cette structure peut être notamment une nacelle dans le cas d'un avion civil ou la partie arrière du fuselage dans le cas d'un avion militaire monomoteur. Au cours de cette opération particulièrement délicate, l'introduction mécanique du moteur dans son enveloppe s'accompagne de la réalisation d'un certain nombre de raccordements fluidiques et électriques. On conçoit aisément que la réalisation manuelle de ces raccordements est alors souvent difficile, voire impossible. De plus, elle se traduirait par un allongement inacceptable du temps nécessaire à l'installation du moteur. La technique utilisée généralement pour répondre à ce besoin est de munir une des extrémités des tuyauteries à raccorder d'un soufflet élastique métallique ou en élastomère, qui se comprime contre une pièce d'appui fixe liée à l'extrémité de l'autre tuyauterie lorsque les deux organes à raccorder sont amenés dans leur position définitive. L'élasticité du soufflet permet de compenser les décalages dus aux tolérances de fabrication et de montage ainsi que les variations de positions relatives des deux organes dues aux mouvements divers qui peuvent se produire en fonctionnement (vibration, dilatation différentielle, etc.). L'élasticité du soufflet permet également de maintenir l'étanchéité du raccordement tant que la pression du fluide n'est pas trop élevée. Lorsque le soufflet élastique est réalisé en un métal tel que de l'acier inoxydable, l'élasticité du soufflet impose une épaisseur de paroi très faible. Cette caractéristique rend alors le soufflet très sensible aux vibrations, que celles-ci résultent du fonctionnement de l'installation ou de l'écoulement du fluide dans les tuyauteries. Il en résulte un risque de rupture du soufflet. Lorsque le soufflet élastique est réalisé en élastomère, il a alors pour inconvénient, comme tous les organes réalisés en élastomère, d'être sensible au vieillissement, de sorte que ses caractéristiques mécaniques se dégradent dans le temps et ne permettent plus de garantir une étanchéité parfaite après une certaine durée d'utilisation. Cet inconvénient est encore accentué lorsque le soufflet se trouve dans une ambiance accélérant ce phénomène de vieillissement (chaleur, sècheresse, etc.). La nature particulière des élastomères a aussi pour conséquence une perte importante de leurs caractéristiques en cas d'incendie, ce qui est totalement inacceptable dans certaines applications et notamment dans l'industrie aéronautique. De façon générale, tous les soufflets élastiques ont pour inconvénients d'être difficiles à réaliser, fragiles et coûteux. L'invention a précisément pour objet un dispositif permettant d'assurer le raccordement étanche automatique de deux tuyauteries sans présenter les inconvénients des dispositifs à soufflet existants, et notamment en étant pratiquement insensible aux vibrations et au vieillissement, tout en conservant l'essentiel de ses caractéristiques d'étanchéité en cas d'incendie. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de raccordement automatique de tuyauteries liées à des structures aptes à être raccordées l'une à l'autre, caractérisé par le fait qu'il comprend - une pièce d'appui fixe solidaire d'une première tuyau terie ; - une pièce d'appui mobile supportée par une deuxième tuyauterie de façon à pouvoir coulisser et pivoter de manière sensiblement étanche sur cette deuxième tuyauterie ; et - un moyen élastique prenant appui sur la deuxième tuyauterie pour presser la pièce d'appui mobile contre une butée de la deuxième tuyauterie, lorsque lesdites structures ne sont pas raccordées et contre la pièce d'appui fixe, lorsque lesdites structures sont raccor dées. Dans ce dispositif, l'étanchéité est assurée par le maintien en contact des deux pièces d'appui rigides sous l'action du moyen élastique, qui prend en compte les tolérances de fabrication et de positionnement, ainsi que les éventuels déplacements relatifs des structures en fonctionnement. Cela garantit le maintien de caractéristiques satisfaisantes, quelles que soient les conditions de fonctionnement. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la pièce d'appui fixe délimite une première surface d'appui sensiblement plane, autour de la première tuyauterie, la pièce d'appui mobile présentant autour de la deuxième tuyauterie une deuxième surface dtappui annulaire apte à venir en appui sensiblement étanche contre la première surface d'appui lorsque les structures sont raccordées. Cet appui sensiblement étanche de la deuxième surface d'appui annulaire contre la première surface d'appui peut être obtenu de différentes manières. Ainsi, une étanchéité satisfaisante peut être obtenue soit par un usinage précis des surfaces en vis-à-vis, soit en prévoyant sur l'une au moins des surfaces un agencement particulier (joint d'étanchéité de forme quelconque, gorges de décompression, etc.). Dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention, la pièce d'appui mobile est une pièce tubulaire montée sur une bride solidaire de la deuxième tuyauterie, de telle sorte que la pièce d'appui mobile soit en contact sensiblement étanche avec une surface extérieure de la bride, par exemple de forme sensiblement sphérique, tronconique ou cylindrique. Ce contact sensiblement étanche entre la pièce d'appui mobile et la bride peut être obtenu de différentes manières. Ainsi, une étanchéité satisfaisante peut être obtenue soit par un usinage précis des surfaces en vis-à-vis, soit en prévoyant sur l'une au moins des surfaces un agencement particulier (joint d'étanchéité de forme quelconque, gorges de décompression, etc.). Avantageusement, la bride constitue ladite butée contre laquelle le moyen élastique est apte à appliquer au moins un organe tel qu'un jonc circulaire et une ou deux goupilles faisant saillie à l'intérieur de la pièce d'appui mobile. En outre, le moyen élastique est constitué de préférence par un ressort de compression interposé entre une coupelle d'appui solidaire de la deuxième tuyauterie et une partie radiale en vis-à-vis de la pièce d'appui mobile. On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue illustrant en coupe longitudinale partielle un dispositif de raccordement automatique de tuyauteries conforme à l'invention, dans la position qu'il occupe avant que le raccordement ne soit effectué ; et - la figure 2 est une vue comparable à la figure 1, illustrant le dispositif de raccordement automatique dans la position qu'il occupe lorsque le raccordement a été réalisé. Sur les figures 1 et 2, les références 10 et 12 désignent les parties de deux structures à raccorder situées à proximité immédiate des extrémités de deux tuyauteries 14 et 16 dont on désire que le raccordement soit effectué automatiquement lors du raccordement des structures 10 et 12. Comme on l'a déja indiqué, les structures 10 et 12 peuvent notamment comprendre un moteur d'avion et une enveloppe dans laquelle doit être introduit ce moteur. Toutefois, ces structures peuvent prendre de nombreuses autres formes sans sortir du cadre de l'invention. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures, les tuyauteries 14 et 16 sont des tuyauteries rigides et dont les extrémités à raccorder sont rectilignes et prévues pour être disposées sensiblement coaxialement, aux tolérances de fabrication et de montage près. Ces tuyauteries 14 et 16 sont liées aux structures 10 et 12, de telle sorte que le raccordement de ces structures, réalisé par des moyens quelconques (non représentés) qui ne font pas partie de l'invention, a pour effet de rapprocher les extrémités des tuyauteries 14 et 16 l'une de l'autre et de les placer dans une position sensiblement alignée. Comme on l'a illustré sur la figure 1, le raccordement des structures 10 et 12 peut être fait selon diverses directions d'accostage. Ainsi, la direction d'accostage peut être sensiblement coaxiale aux tuyauteries 14 et 16 comme on l'a illustré en trait plein (flèche F1), ou inclinée par rapport aux axes des tuyauteries, comme on l'a illustré en traits mixtes (flèche F2). Le dispositif de raccordement automatique des tuyauteries 14 et 16 comprend tout d'abord une pièce d'appui fixe 18, solidaire de la tuyauterie 14. Plus précisément, dans la forme de réalisation illustrée sur les figures, cette pièce d'appui fixe 18 est constituée par une plaque plane, au moins dans la région attenante à la tuyauterie 14. Cette plaque est fixée par exemple par soudage à l'extrémité de la tuyauterie 14, de façon à définir une surface d'appui 20 sensiblement plane prolongeant radialement vers l'extérieur la face d'extrémité de cette tuyauterie 14 tout autour de cette face d'extrémité. La surface d'appui 20 est tournée vers l'extérieur par rapport à l'extrémité de la tuyauterie 14. Le dispositif de raccordement automatique des tuyauteries 14 et 16 comprend également une pièce d'appui mobile 22, sensiblement de forme tubulaire, qui est supportée par l'extrémité de la tuyauterie 16 de façon à pouvoir coulisser et pivoter de manière étanche sur cette tuyauterie 16. De façon plus précise, la tuyauterie 16 porte à son extrémité une bride 24 qui présente une surface extérieure sensiblement sphérique 26, dans la forme de réalisation représentée. Le diamètre de cette surface extérieure sensiblement sphérique 26 coincide avec le diamètre intérieur d'un alésage 28, de diamètre uniforme, traversant la pièce d'appui mobile 22. Dans cette forme de réalisation, un joint d'étanchéité 30, par exemple de forme torique, est logé dans une gorge annulaire formée dans la surface extérieure sensiblement sphérique 26 de la bride, de façon à être en contact sensiblement étanche avec l'alésage 28. En variante, la surface sensiblement sphérique 26 peut être remplacée par une surface tronconique, ou même cylindrique, disposée avec un certain jeu à l'intérieur de l'alésage 28 pour autoriser un débattement angulaire, ou pivotement, de la pièce d'appui mobile 22. Un joint de forme quelconque, porté par la bride 24, assure alors une étanchéité relative entre les deux pièces (de légères fuites pouvant être tolérées, lorsqu'il s'agit d'un circuit de fluide non dangereux). Dans sa partie tournée vers l'extérieur par rapport à la tuyauterie 16, la pièce d'appui mobile 22 comporte à son extrémité une partie annulaire 32 qui s'étend radialement vers l'extérieur. Cette partie annulaire 32 comporte, à l'extrémité de la pièce d'appui mobile 22 tournée vers l'extérieur par rapport à la tuyauterie 16, une surface d'appui annulaire 34. Cette surface d'appui annulaire 34 est apte à venir en contact étanche avec la surface d'appui 20 de la pièce d'appui fixe 18, de façon à assurer le raccordement sensiblement étanche des tuyauteries 14 et 16. Afin de conférer au contact entre les surfaces d'appui 34 et 20 un caractère relativement étanche, la surface d'appui annulaire 34 comporte, dans la forme de réalisation représentée, une gorge dans laquelle est logé un joint d'étanchéité annulaire 36 qui vient en contact sensiblement étanche avec la surface d'appui 20 lorsque le raccordement des deux structures 10 et 12 est réalisé. Ce joint d'étanchéité annulaire 36 peut être constitué par un joint à lèvre comme on l'a illustré sur les figures, ou par un joint de toute autre forme, selon la nature du fluide appelé à circuler au travers du dispositif de raccordement et selon les conditions dans lesquelles ce dispositif est appelé à fonctionner. En variante, le joint d'étanchéité 36 peut être supprimé, si l'usinage des surfaces confère une étanchéité suffisante, ou remplacé par un système quelconque procurant l'étanchéité relative désirée, tel que des gorges de décompression. Sur sa face opposée à la surface d'appui annulaire 34, la partie annulaire 32 de la pièce d'appui mobile 22 présente une gorge 38 dans laquelle vient se loger une extrémité d'un ressort hélicoïdal de compression 40. L'extrémité opposée de ce ressort hélicoïdal de compression 40 est en appui contre une coupelle d'appui et de centrage 42 solidarisée de la tuyauterie 16 par exemple par soudure. Le ressort 40 exerce ainsi sur la pièce d'appui mobile 22 un effort qui tend à déplacer cette dernière vers l'extérieur par rapport à l'extrémité de la tuyauterie 16. Afin de maintenir la pièce d'appui mobile 22 sur la bride 24 lorsque cette pièce d'appui mobile est écartée de la pièce d'appui fixe 18, la pièce d'appui mobile 22 porte un organe de retenue 44 qui fait saillie à l'intérieur de l'alésage 28 de façon à être alors en appui contre la face de la bride 24 tournée vers la coupelle d'appui 42, sous l'action du ressort 40. Cet organe 44 peut notamment être constitué par un jonc circulaire logé dans une gorge usinée dans l'alésage 28 ou par deux goupilles disposées symétriquement par rapport à l'axe de cet alésage. La mise en oeuvre du dispositif de raccordement automatique de tuyauteries conforme à l'invention va à présent être décrite brièvement en se référant aux figures. Sur la figure 1, qui illustre la position occupée par les différents organes du dispositif avant que le raccordement des structures 10 et 12 n'ait été réalisé, on voit que le ressort 40 maintient la pièce d'appui mobile 22 dans une position d'attente dans laquelle elle fait saillie au maximum au-delà de l'extrémité de la tuyauterie 16. Cette position d'attente correspond à l'appui de l'organe 44 contre la face de la bride 24 tournée vers la coupelle 42. Lorsque le raccordement des structures 10 et 12 est réalisé, la face d'appui 34 de la pièce d'appui mobile 22 est amenée au contact de la face d'appui 20 de la pièce d'appui fixe 18 selon une direction quelconque (par exemple F1 ou F2), de telle sorte que les axes des tuyauteries 14 et 16 soient sensiblement alignés, aux tolérances de fabrication et de montage près. Sous l'effet de cette venue en contact, la pièce d'appui mobile 22 recule sur la bride 24 à l'encontre de l'action du ressort 40, comme l'illustre la figure 2. S'il existe un défaut d'alignement angulaire entre les tuyauteries 14 et 16, ce recul est accompagné d'un pivotement de la pièce d'appui mobile 22 sur la surface extérieure sphérique 26 de la bride 24.Dans la forme de réalisation représentée, l'étanchéité relative de la communication entre les tuyauteries 14 et 16 est préservée à la fois par le joint d'étanchéité 30 entre la bride 24 et la pièce d'appui mobile 22 et par le joint d'étanchéité 36 entre la pièce d'appui mobile 22 et la pièce d'appui fixe 18. Lorsque le raccordement a été effectué, le dispositif de raccordement automatique selon l'invention prend en compte, par des compressions plus ou moins importantes du ressort 40, d'éventuels déplacement relatifs entre les structures 10 et 12 pouvant avoir pour origine des vibrations et/ou des dilatations différentielles. Il est à noter que le dispositif de raccordement automatique selon l'invention n'est constitué que de pièces massives qui peuvent être réalisées en des matériaux (métaux, céramique, matériaux composites, etc.) aptes à supporter des conditions de fonctionnement relativement sévères sans subir de dommage conduisant à une perte d'étanchéité. En particulier, en cas d'incendie, seuls les joints d'étanchéité 30 et 36 peuvent être endommagés, ce qui permet de préserver l'efficacité du dispositif et notamment une étanchéité satisfaisante, compte tenu de ces conditions extrêmes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement automatique de tuyauteries liées à des structures aptes à être raccordées l'une à l'autre, caractérisé par le fait qu'il comprend - une pièce d'appui fixe (18) solidaire d'une première tuyauterie (14) - une pièce d'appui mobile (22) supportée par une deu xième tuyauterie (16) de façon à pouvoir coulisser et pivoter de manière sensiblement étanche sur cette deuxième tuyauterie ; et - un moyen élastique (40) prenant appui sur la deuxième tuyauterie (16) pour presser la pièce d'appui mobile (22) contre une butée (24) de la deuxième tuyauterie, lorsque lesdites structures ne sont pas raccordées et contre la pièce d'appui fixe, lorsque lesdites structures sont raccordées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce d'appui fixe (18) délimite une première surface d'appui (20) sensiblement plane, autour de la première tuyauterie (14), la pièce d'appui mobile (22) présentant autour de la deuxième tuyauterie (16) une deuxième surface d'appui annulaire (34) apte à être en appui sensiblement étanche contre la première surface d'appui (20), lorsque lesdites structures sont raccordées. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première surface d'appui (20) prolonge radialement vers l'extérieur une face d'extrémité de la première tuyauterie (14). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce d'appui mobile (22) est une pièce tubulaire montée sur une bride (24) solidaire de la deuxième tuyauterie (16), de telle sorte que la pièce d'appui mobile (22) soit en contact sensiblement étanche avec une surface extérieure (26) de ladite bride. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la bride (24) constitue ladite butée, contre laquelle le moyen élastique (40) est apte à appliquer au moins un organe (44) faisant saillie à l'intérieur de la pièce d'appui mobile (22). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen élastique est un ressort de compression (40) interposé entre une coupelle d'appui (42) solidaire de la deuxième tuyauterie (16) et une partie radiale (32) en vis-à-vis de la pièce d'appui mobile (22).