Brevet FR2729735A1 — publié le 19960726

I " Bride pour tube ou manchon compensateur " L'invention concerne une bride pour tube ou manchon compensateur, formée d'une couronne circulaire mu- nie de trous de perçage pour les boulons d'assemblage. Les brides sont des éléments essentiels pour l'assemblage des tubes d'une tuyauterie industrielle. Cet assemblage se fait en réunissant deux à deux les brides aux extrémités des tubes en comprimant entre les brides un joint d'étanchéité. Cet assemblage se fait par des boulons traversant des trous de perçage des brides. Le terme " bride(s) " utilisé ci-dessus et dans toute la description, englobe à la fois les brides propre- ment dites et les contre-brides, terme qui désigne parfois les brides tournantes. De manière plus précise, selon les figures 1 et 2, les tubes 1 sont en général équipés à une extrémité d'une bride 2, soudée, et l'autre extrémité peut comporter également une bride soudée ou une bride 3 libre placée der- rière un collet plat 4 soudé à l'extrémité du tube. Selon une variante, la bride 3 vient derrière un collet rabattu 4' réalisé directement à l'extrémité du tube 1 ou soudé à celui-ci. Les brides 2, 3 sont munies de trous de perçage pour le passage de boulons non représentés. Il existe également des cas o l'assemblage de deux tubes 1, 10, munis à leur extrémité correspondante d'une bride 2, 12, se fait par l'intermédiaire d'un manchon compensateur 11.(figure 3). Le manchon 17 proprement dit est formé d'une carcasse métallique multiplis avec renfort du talon plat d'étanchéité 15 munie d'un revêtement inté- rieur 16 et d'un revêtement extérieur 17, les revêtements étant en caoutchouc ou en matière plastique ré- sistant au fluide circulant dans les tuyaux. Aux extrémités il y a deux contre-brides 18, montées en usine sur le man- chon 11. Le manchon 11 se fixe aux brides 12, 13 des tuyaux par l'intermédiaire des contre-brides 18, les bords 19 du manchon 11 constituent en même temps le joint d'étanchéité. L'assemblage se fait par des boulons 22. Ces manchons compensateurs permettent d'absorber les défauts d'alignement (parallaxe ou inclinai- son) ou les dilatations des tubes 1, 10, ou les coups de bélier. Ils évitent ou réduisent la transmission des vibra- tions. Les brides ou contre-brides, notamment celles des manchons compensateurs sont fabriquées actuellement par usinage de pièces oxycoupées, par forgeage ou encore en fonte grise, Cette dernière solution ne convient toutefois que pour les brides non destinées à être soudées puisqu'il s'agit de fonte. Ces brides en fonte ont également l'inconvénient d'être lourdes et fragiles. Les brides proprement dites sont soudées sur les tubes alors que les contre-brides sont emmanchées sur l'extrémité des tubes. Les brides des manchons compensa- teurs se montent en usine sur les manchons élastiques et sont fournis assemblés à l'utilisateur. Le poids des brides est un élément important car le prix d'une bride dépend directement du poids puisque toutes les opérations effectuées sur les brides (traitement de surface, transport, etc.) sont facturées au poids. La précision des brides fabriquées actuellement laisse souvent à désirer car pour des raisons de coût de main-d'oeuvre les brides sont fabriquées en majorité dans des pays à faible coût de main-d'oeuvre sur des machines très peu perfectionnées; il est nécessaire de contrôler les dimensions de toutes les pièces et d'effectuer le cas échéant des retouches par usinage. Ce travail est long et coûteux. Il s'y ajoute la difficulté des délais d'approvisionnement et le coût d'une gestion de stocks importants. De manière plus détaillée il existe un certain nombre de documents décrivant des brides. Par exemple le document US-A-2 528 343 décrit une bride munie d'orifices trapézoidaux répartis en éven- tail pour permettre d'absorber de légers défauts de corres- pondance des orifices de l'autre bride. Un autre document US-A-4 372 587 décrit une bride en deux moitiés terminées de chaque côté par des pat- tes. Les deux moitiés sont réunies par des boulons traver- sant les deux pattes pour serrer et accrocher cette bride par ses dents contre le tuyau. Après cet assemblage, la bride est réunie à la bride de l'autre tuyau. Cette bride en deux parties concerne une préoc- cupation très particulière, celle de l'accrochage sur l'extrémité du tube par une surface d'accrochage relative- ment importante par augmentation locale de l'épaisseur de la bride par rapport à une bride traditionnelle. En résumé, il existe différentes formes de bri- des mais dans aucun cas l'art antérieur n'évoque la trans- mission des efforts dans une bride combinée à son allégement. La présente invention a pour but de créer des brides et contre-brides dont le poids est réduit par rap- port aux brides et contre-brides existantes, de manière à pouvoir utiliser des techniques de fabrication plus effica- ces sans augmentation du coût final et même avec une dimi- nution de celui-ci, et de faciliter les opérations de transport, de stockage, de conditionnement et d'utilisation. A cet effet, l'invention concerne une bride du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle com- prend: - une couronne intérieure, - une couronne extérieure reliée à la couronne intérieure par des branches munies de trous de perçage pour le pas- sage des boulons d'assemblage. La nouvelle structure de bride et contre-bride selon l'invention permet une excellente répartition des ef- forts de serrage entre la couronne intérieure et la cou- ronne extérieure avec une économie importante de matière et par conséquent une réduction considérable du poids. Cette réduction allant de 50 à 65 % permet d'envisager pour la fabrication, des techniques actuellement prohibitives à cause du coût (lié au poids). Suivant une caractéristique particulièrement intéressante, la bride selon l'invention est réalisée no- tamment par moulage en fonte GS (graphite sphéroidal), en acier moulé ou en fonte d'aluminium. Cette technique de fa- brication devient compatible sur le plan du coût avec les fabrications classiques, précisément du fait de la réduc- tion du poids de la bride. Or, cette technique de moulage offre l'avantage d'une excellente précision de fabrication permettant de supprimer les opérations de contrôle longues et coûteuses. Cette technique de fabrication réduit également la proportion du coût du travail dans l'ensemble du prix du produit ce qui permet de fabriquer de telles brides dans les pays à coût de main-d'oeuvre élevé tout en aboutissant à un produit concurrentiel. Cela permet d'affranchir les fabrications d'un certain nombre d'inconvénients très gra- ves tels que la gestion du stock, par une réduction de ceux-ci presque de moitié, d'éviter les problèmes d'approvisionnement plus ou moins aléatoires quant aux dé- lais et aux prix de produits venant de pays à faible coût de maind'oeuvre. La réduction du poids des brides permet des économies importantes sur les opérations de protection (galvanisation, bichromatage, etc.), ainsi que celles de l'emballage et du transport. La forte réduction de poids permet de conditionner un nombre plus élevé de pièces sur une même palette; cela réduit considérablement le coût de l'emballage (palette, enveloppe plastique) dans le prix de chaque pièce. Enfin, la réduction du poids permet une écono- mie considérable à l'utilisation dans toutes les indus- tries, comme par exemple la marine, en réduisant les poids morts des équipements transportés ou les charges supportées par les infrastructures (raffineries, installations chimi- ques, etc.). Suivant d'autres caractéristiques intéressan- tes: - les branches ont une épaisseur réduite par rapport à au moins l'une des couronnes. - les trous de perçage sont oblongs. - les branches ont un contour en arc de cercle centré sur les trous de perçage. - les branches ont un contour droit dirigé radialement sur le centre de la bride. - la couronne intérieure comporte sur une face une colle- rette formant un double emboîtement délimitant une gorge. - la couronne intérieure comporte un emboîtement. - la bride comporte des renforts reliant la couronne inté- rieure à la couronne extérieure dans l'intervalle des branches munies des trous de perçage pour le passage des boulons. - la bride est réalisée en fonte GS, en fonte d'aluminium, en acier moulé (acier au carbone, inox), - la couronne intérieure se poursuit par un voile notamment en forme de calotte pour constituer une bride pleine. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un tube muni d'une bride et d'une contre-bride avec un collet plat, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un tube muni d'une bride et d'une contre-bride avec un collet rabattu, - la figure 3 est une coupe axiale schématique de l'assemblage de deux tubes avec interposition d'un man- chon compensateur, - la figure 4 est une vue de face partielle d'une contre-bride pour manchon élastique montrant dans sa moitié supérieure un emboîtement simple et en partie infé- rieure un emboîtement double à emboîtement de joint, - la figure 5 est une coupe selon V-V de la bride de la figure 4, - la figure 6 est une demi-vue de face d'une variante de bride, - la figure 7 est une vue de face d'une contre- bride pour manchon, renforcée avec un simple emboîtement femelle, - la figure 8 est une vue de face d'une bride à souder, - la figure 9 est une vue de face d'une bride à souder avec des renforcements. - la figure 10 est une vue de face d'une moitié de bride à simple emboîtement femelle, - la figure 11 est une coupe selon XI-XI de la figure 10, - la figure 12 est une vue de face d'une moitié de bride à simple emboîtement femelle selon un autre mode de réalisation, - la figure 13 est une coupe selon XIII-XIII de la figure 12, - la figure 14 est une coupe analogue à celle de la figure 13, à une échelle agrandie, montrant une va- riante du mode de réalisation des figures 12 et 13, - la figure 15 est une vue de face d'une bride pleine selon l'invention, - la figure 16 est une coupe selon XVI-XVI de la figure 15, - la figure 17 est une coupe selon XVII-XVII de la figure 15. La figure 4 montre dans sa partie supérieure la moitié d'une bride 20 formée d'une couronne intérieure 21 reliée à une couronne extérieure 22 par des branches 23 el- les-mêmes munies des trous de perçage 24 pour les boulons d'assemblage. Dans cet exemple, les branches 23 sont au nom- bre de quatre, réparties de manière équiangulaire. Le nom- bre de trous à boulons est normalisé en fonction de l'application de la bride (diamètre de tube, pression de fonctionnement, etc.). L'intervalle 25 entre les couronnes intérieure 21, extérieure 22 et les branches correspond à des ouvertu- res. Selon le mode de réalisation de la figure 1, le contour des branches 23 est en forme d'arc de cercle centré sur chaque trou 24. La couronne intérieure 21 comporte un emboîtement femelle 26 débouchant sur la face avant de la bride et sur son passage 27. Sur l'autre côté, le passage 27 est bordé par un congé 28. La partie inférieure de la figure 4 montre une variante de bride 20', dont seule la couronne intérieure 21' est modifiée par rapport à celle 21 de la bride 20. Cette couronne intérieure 21' forme sur une face un double emboîtement femelle par sa collerette 21'A délimitant une gorge 21'B. Les parties de cette bride 20' identiques à celles de la bride 20 portent les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. Les brides 20, 20' correspondent quand à la forme de leur emboîtement aux brides de la figure 3. La figure 6 montre une variante 20" de la bride de la figure 4. Elle s'en distingue par la forme des branches 23' délimitées par des contours dirigés sensible- ment dans la direction radiale. Les autres parties de cette bride 20", identiques à celle de la figure 4, portent les mêmes références et leur description ne sera pas reprise. La figure 7 montre une variante de bride 30 formée d'une couronne intérieure 31, d'une couronne exté- rieure 32, reliées par des branches 33 traversées par les trous de perçage 34 destinés aux boulons d'assemblage et par des branches de renforcement 39 formant des ouvertures avec les branches 33 et les couronnes 31, 32. Cette bride 30 comporte, comme précédemment, par exemple un emboîtement simple femelle 36 pour le joint (non représenté). La bride 40 de la figure 8 est analogue à cel- les de la figure 4 par la forme de la couronne extérieure 42 et des branches 43 munies des trous 44 et formant des ouvertures 45. La couronne intérieure 41 en diffère en ce qu'elle ne comporte pas d'emboîtement, cette bride étant destinée à former une bride à souder ou une contre-bride pour un tube comme celles des figures 1 et 2. La bride 50 de la figure 9 est une bride tour- nante ou contre-bride comme celles des figures 1 et 2. Elle comporte des renforts 59 entre la couronne intérieure 51 et la couronne extérieure 52 en plus des branches 53 munies des trous de perçage 54, les branches 53 et les renforts 59. La couronne intérieure 51 comporte ici un congé 51A. La bride 60 des figures 10, 11 se caractérise par une épaisseur réduite de la couronne extérieure 62 et des branches 63 par rapport à la couronne intérieure 61 qui dépasse d'une face par une collerette 61B et comporte dans l'autre un emboîtement 61A. Dans cet exemple, les trous sont oblongs et portent la référence 64 et les ouvertures entre les couronnes 61, 62 et les branches 63, la référence 65. La forme oblongue des trous permet une réduc- tion encore plus importante du poids de la bride, représen- tant un gain de poids de l'ordre de 10 %. La bride 70 selon les figures 12, 13 est égale- ment à simple emboîtement femelle. Cette bride 70 se distingue des brides précé- dentes par une réduction d'épaisseur des branches 73 re- liant la collerette intérieure 71 à la collerette extérieure 72. Les branches 73 comportent des trous de per- çage oblongs 74 et la collerette intérieure 71, un emboîte- ment 71A. La variante de bride 80, représentée par la dernière coupe de la figure 14, correspond pour l'essentiel à la forme de bride représentée aux figures 12, 13: une contre broche à double emboîtement femelle munie, dans ses branches 83, d'épaisseur diminuée, de trous oblongs 84. Sur l'une des faces, une collerette 81A délimite une gorge pé- riphérique 81B dans la couronne intérieure 81 pour former le double emboîtement femelle. Les figures 15, 16, 17 montrent une variante de bride 90 selon l'invention en forme de bride pleine, par exemple pour fermer une conduite. Cette bride 90 comprend une collerette inté- rieure 91, une collerette extérieure 92 et des branches 93 munies des trous de perçage 94. La bride intérieure 91 se poursuit par un voile notamment en forme de calotte fermant le centre de la bride 90. Le voile laisse dimportantes parties dégagées 96, 97 de part et d'autre. Les figures 15, 16 montrent la réduction d'épaisseur des branches 93 entre la couronne extérieure 92 et la couronne intérieure 91. La vue en coupe selon la figure 17 souligne également la forme d'une branche 93, son épaisseur et celle de la couronne extérieure 92. Les brides, contre-brides et brides pleines se- lon l'invention se fabriquent avantageusement en acier mou- lé, en fonte GS (graphite sphéroidal) ou en fonte d'aluminium ou encore par forgeage et découpe. A titre d'exemple, une contre-bride actuelle de type PN16 DN65 (pression nominale 16 bars, diamètre nominal mm) pour un manchon élastique ou compensateur, pèse 2,6 kg (usinée) et 2 kg (forgée) alors qu'une contre bride de même type, selon l'invention, réalisée en fonte GS ne pèse que 0,90 kg et en fonte d'aluminium, 0,34 kg. De plus, la fabrication en fonte GS permet sur un certain type d'installation, des rendements de 200 à 250 pièces à l'heure contre 30 à 50 en usinage. Comme déjà indiqué, outre ces gains de poids et de rendement considérables, les pièces fabriquées présen- tant une excellente précision; cela supprime les contrôles pièce par pièce et le temps de réusinage. Les pièces étant plus légères, le prix du conditionnement et du transport est réduit d'autant. La réduction très importante du coût il de fabrication permet une fabrication sur place, qui ne peut être concurrencée par les importations de pays à bas salaires, éliminant par là les problèmes de gestion, de stocks, de délais, de réapprovisionnement et les pris aléa- toires. Les brides et contre-brides selon l'invention se fabriquent dans toutes les dimensions et applications, comme brides libres, brides à souder et contre-brides. R E V E N D I CATIONS 1 ) Bride pour tube ou manchon compensateur, formée d'une couronne circulaire munie de trous de perçage ronds ou oblongs (64) pour les boulons d'assemblage, carac- térisée en ce qu'elle comprend: - une couronne intérieure (21), - une couronne extérieure (22) reliée à la couronne inté- rieure (21) par des branches (23) munies de trous de per- çage (24) pour le passage des boulons d'assemblage. 2 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les branches (73) ont une épaisseur réduite par rapport à au moins l'une des couronnes (71, 72). 3 ) Bride selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trous de perçage (64, 74, 84) sont oblongs. 4 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les branches (23) ont un contour en arc de cercle centré sur les trous de perçage (24) ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les branches (23') ont un contour droit diri- gé radialement sur le centre de la bride. 6 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la couronne intérieure (21') comporte sur une face une collerette (21'A) formant un double emboîtement délimitant une gorge (21'B). 7 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la couronne intérieure (61, 71) comporte un emboîtement (61A, 71A). 8 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle comporte des renforts (39, 59) reliant la couronne intérieure (31, 51) à la couronne extérieure (32, 52) dans l'intervalle des branches (33, 53) munies des trous de perçage (34, 54) pour le passage des boulons. 9 ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la couronne intérieure (91) se poursuit par un voile (95) notamment en forme de calotte pour constituer une bride pleine (90). ) Bride selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle est réalisée en fonte GS ou en fonte d'aluminium, en acier moulé (acier au carbone, inox).