Brevet FR2749369A1 — publié le 19971205

La présente invention concerne un dispositif de connexion rapide de tubes comportant, à leurs extrémités respectives, deux embouts filetés male et femelle, vissés l'un dans l'autre, utilisables plus particulièrement mais non exclusivement pour l'écoulement d'un liquide à travers eux. I1 est bien connu de raccorder des tubes en série, par vissage, pour constituer des canalisations de grandes longueurs, notamment pour le pompage de l'eau ou d'un autre liquide. Pour assurer la connexion des tubes, les embouts d'extrémité filetés présentent chacun un filetage, externe sur l'embout mâle et interne sur l'embout femelle, à filet triangulaire ou rectangulaire unique, d'un pas relativement petit. Ceci permet d'obtenir, après vissage à fond des embouts filetés, une connexion étanche entre deux tubes. Toutefois, un tel dispositif de connexion présente plusieurs inconvénients. En premier lieu, un tel dispositif de connexion est susceptible de se gripper aisément du fait de la forme du filet, triangulaire ou rectangulaire, et du faible pas du filetage. Par ailleurs, il est nécessaire d'effectuer un grand nombre de tours, par exemple jusqu'à 10 tours, pour obtenir un vissage à fond de l'embout mâle dans l'embout femelle. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de connexion rapide évitant tout grippage et assurant le vissage à fond après une rotation relative d'environ un tour de l'embout mâle et de l'embout femelle. A cet effet, ce dispositif de connexion rapide de tubes comportant chacun, à ses extrémités respectives, deux embouts tubulaires filetés mâle et femelle, vissés l'un dans l'autre, présentant respectivement des surfaces cylindriques étagées externes et internes est caractérisé en ce que l'embout mâle présente successivement, de l'intérieur vers l'extérieur et dans le sens axial, une première surface externe cylindrique lisse ayant un premier diamètre inférieur au diamètre de la surface externe du tube dont est solidaire l'embout et se raccordant à cette surface externe par un épaulement annulaire externe, un filetage externe à plusieurs filets de grand pas, de diamètre externe sensiblement égal au premier diamètre, et une deuxième surface extrême lisse, ayant un deuxième diamètre inférieur au premier diamètre et au diamètre de fond de filet et délimitant, à l'extrémité de 11 embout mâle, une face frontale annulaire, et l'embout femelle présente, de l'intérieur vers l'extérieur dans le sens axial, une première surface cylindrique lisse ayant un diamètre interne supérieur au diamètre interne des tubes et sensiblement égal au deuxième diamètre de l'embout mâle, cette première surface se raccordant à la surface interne du tube dont est solidaire l'embout, par un épaulement annulaire interne, un filetage interne complémentaire du filetage externe de l'embout mâle, et une deuxième surface extrême lisse dont le diamètre interne est égal au premier diamètre de l'embout mâle et qui délimite, à l'extrémité de embout femelle, une face frontale annulaire. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe axiale des embouts mâle et femelle du dispositif de connexion rapide suivant la présente invention, les embouts étant représentés séparés l'un de l'autre. La figure 2 est une vue en coupe axiale semblable à celle de la figure 1, représentant l'embout mâle engagé partiellement dans l'embout femelle, en position de précentrage, avant le début de l'opération de vissage proprement dite. La figure 3 est une vue en coupe axiale des deux embouts mâle et femelle vissés à fond l'un dans l'autre. La figure 4 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de la zone de contact entre les embouts mâle et femelle, après vissage à fond de ceux-ci. La figure 5 est une vue en coupe axiale partielle, à plus grande échelle, des filetages des embouts male et femelle en prise l'un avec l'autre. Le dispositif de connexion rapide de tubes suivant la présente invention comprend deux embouts ou raccords tubulaires, solidaires des extrémités des tubes, vissés l'un dans l'autre, à savoir un embout mâle 1 et un embout femelle 2. Ces embouts ont un même diamètre interne a égal à celui des tubes et un même diamètre externe b égal ou supérieur à celui des tubes dont ils sont solidaires. L'embout mâle 1 présente plusieurs parties étagées dont le diamètre externe va en décroissant successivement de l'intérieur de l'embout vers l'extérieur, dans le sens axial, à savoir une première surface cylindrique externe lisse la de diamètre externe c inférieur au diamètre b, raccordée à la surface cylindrique de diamètre b par un épaulement annulaire externe lb, un filetage externe ic, de diamètre externe c, et une deuxième surface cylindrique extrême, lisse, id de diamètre externe d inférieur au diamètre c et au diamètre de fond de filet et s'étendant entre l'extrémité du filetage lc et l'extrémité de l'embout mâle l. La deuxième surface extrême id délimite, à l'extrémité de l'embout mâle l, une face frontale annulaire le. La première surface la, le filetage lc et la deuxième surface extrême id ont respectivement des longueurs axiales xl,x2 et x3. L'embout femelle 2 présente, de la même façon, des surfaces cylindriques complémentaires, étagées, dont le diamètre va en croissant successivement de l'intérieur vers l'extrémité de l'embout femelle 2. Plus particulièrement, cet embout femelle 2 comprend, de l'intérieur vers l'extérieur, une première surface cylindrique lisse 2a de diamètre interne égal, aux tolérances d'usinage près, au diamètre externe d de la deuxième surface extrême id de l'embout mâle l et se raccordant à l'alésage du tube de diamètre interne a par un épaulement annulaire interne 2b, un filetage interne 2c, de diamètre interne d, et une deuxième surface extrême lisse 2d, s'étendant entre l'extrémité du filetage 2c et l'extrémité de l'embout femelle 2, cette surface extrême 2d ayant un diamètre interne c égal, aux tolérances d'usinage près, au diamètre externe de la première surface la de l'embout mâle l. La surface extrême 2d délimite, à l'extrémité de l'embout femelle 2, une face frontale annulaire 2e. La première surface 2a, le filetage 2c et la deuxième surface extrême 2d de l'embout femelle 2 ont respectivement des longueurs axiales yl,y2 et y3, la somme de ces longueurs yl + y2 + y3 étant égale à la somme des longueurs xl + x2 + x3 des différentes surfaces externes de l'embout mâle l. Dans la forme d'exécution non limitative représentée, la longueur yl de la première surface 2a de l'embout femelle 2 est égale à la longueur xl de la première surface la de l'embout mâle l, la longueur y3 est égale à la longueur x3 et les longueurs y2 et x2 sont égales. Pour réaliser une connexion rapide entre les embouts mâle l et femelle 2 par une opération de vissage sur un tour environ, chacun des filetages externe lc et interne 2c comprend un même nombre de filets multiples, par exemple trois filets, et le pas des filetages est choisi suffisamment grand pour permettre d'obtenir un vissage à fond par une rotation d'un tour environ. Les filetages ic et 2c ont avantageusement les profils représentés sur la figure 5. Globalement les filets ont une forme pseudotrapézoidale et les filetages sont engagés l'un dans l'autre avec un jeu suffisant pour éviter tout grippage. Les filets 3 du filetage externe lc de l'embout mâle l ont des sommets plats et les gorges 4 s'étendant entre les filets 3 ont une section transversale en forme d'arc de cercle unique d'un rayon de courbure relativement grand. Le filetage interne complémentaire 2c de l'embout femelle 2 présente, lui, des filets 5 à section transversale courbe et des gorges 6 entre les filets qui sont à fond plat et espacées des sommets plats des filets 3. La forme courbe de la section transversale de chaque filet 5 du filetage interne 2c de l'embout femelle peut comprendre deux arcs de cercle opposés 5a et 5b, de même rayon de courbure, dont les centres sont distants l'un de l'autre dans le sens axial, et d'un segment de droite 5c reliant les arcs de cercle Sa et 5b. De ce fait, on obtient un contact en seulement deux points A et B entre chaque filet 5 et la gorge circulaire 4 dans laquelle il est engagé, ce qui évite, conjointement avec le jeu entre le sommet de chaque filet 3 et le fond de la gorge 6 dans laquelle il est engagé, tout grippage intempestif. Naturellement les formes particulières des filetages décrites ci-dessous pourraient être inversées c'est-à-dire que les filets 3 et les gorges 4 pourraient être prévus sur le filetage interne 2c, avec les filets 5 et les gorges 6 prévues sur le filetage externe ic. On décrira maintenant les opérations successives qui sont effectuées pour établir une connexion rapide entre les embouts mâle l et femelle 2. En premier lieu, on engage l'embout l dans l'embout femelle 2, par un mouvement relatif de translation axiale, pour l'amener dans la position d'introduction partielle représentée sur la figure 2. Au cours de ce mouvement, la deuxième surface extrême 2d de l'embout femelle 2 sert de surface de guidage pour le précentrage de la deuxième surface extrême le de l'embout mâle l et ensuite le centrage effectif de cet embout l a lieu lorsque sa surface extrême id s'engage étroitement dans le filetage interne 2c de l'embout femelle 2, ce qui est rendu possible du fait que le diamètre externe d de la surface extrême Id est sensiblement égal au diamètre interne du filetage interne 2c. A la fin de ce mouvement, le filetage externe ic de l'embout mâle l n'est pas encore engagé dans le filetage interne 2c de l'embout femelle 2 mais il est simplement présenté en étant en butée dans le sens axial. Une fois la position d'introduction partielle représentée sur la figure 2 atteinte, il suffit de faire tourner légèrement l'embout mâle l (ou femelle 2) jusqu'à ce que les filets du filetage ic se trouvent placés en face des entrées des gorges du filetage 2c. Du fait que les filetages ic et 2c sont à filets multiples, par exemple au nombre de trois, cette rotation prend une fraction de tour et elle est d'au plus un tiers de tour dans le cas de filetages à trois filets. Une fois la position d'entrée trouvée, la poursuite de la rotation se traduit par un vissage progressif du filetage externe ic dans le filetage interne 2c et une pénétration axiale additionnelle de l'embout mâle l dans l'embout femelle 2. Cette rotation est poursuivie jusqu'à ce que la face frontale annulaire 2e de l'embout femelle 2 vienne buter contre l'épaulement annulaire externe lb de l'embout mâle l, comme il est représenté sur les figures 3 et 4, et qu'également la face frontale annulaire le de l'embout mâle l vienne sensiblement en butée contre l'épaulement interne 2b de l'embout femelle 2. Cet avancement additionnel de l'embout l est rendu possible du fait que le diamètre externe d de la seconde surface extrême id est égal, aux tolérances d'usinage près, au diamètre interne de la première surface interne 2a de l'embout femelle 2 et le diamètre externe c de la première surface la de l'embout mâle 1 est égal, aux tolérances de fabrication près, au diamètre de la deuxième surface extrême 2d de l'embout femelle 2. Les deux surfaces cylindriques la et 2d sont ainsi pratiquement en contact l'une avec l'autre et elles assurent une certaine étanchéité à l'égard d'un liquide circulant à travers les tubes. De préférence, pour renforcer l'étanchéité et pour éviter l'évasement de l'extrémité de l'embout femelle lors du serrage, la face frontale annulaire 2e de l'embout femelle 2 et l'épaulement annulaire externe lb de l'embout mâle l ne sont pas perpendiculaires à l'axe des embouts mais ils forment des angles aigus égaux respectivement avec la deuxième surface extrême 2d de l'embout femelle 2 et avec la première surface la de l'embout mâle l. Comme il a été indiqué ci-dessus, l'étanchéité est réalisée essentiellement dans la zone de contact des surfaces 2d,2e avec les surfaces la, lb. Cette étanchéité résulte d'un ajustement étroit à cet endroit. On peut également prévoir, si on le désire, une autre zone d'étanchéité, c'est-à-dire à l'endroit du contact des surfaces id et 2a, de l'autre côté des filetages ic et 2c. Bien que la description qui précède ait porté sur un dispositif de connexion rapide conçu plus particulièrement pour le raccordement de tubes assurant la circulation d'un liquide, il va de soi que le dispositif suivant l'invention pourrait être utilisé dans d'autres domaines chaque fois qu'il est nécessaire de pouvoir connecter rapidement deux tubes. Ce dispositif peut être notamment utilisé en tant que dispositif d'accouplement rapide d'éléments tubulaires, d'outils etc.... REVENDICATIONS l. Dispositif de connexion rapide de tubes comportant chacun, à ses extrémités respectives, deux embouts tubulaires filetés mâle (1) et femelle (2), vissés l'un dans l'autre, présentant respectivement des surfaces cylindriques étagées externes et internes caractérisé en ce que l'embout mâle (1) présente successivement, de l'intérieur vers l'extérieur et dans le sens axial, une première surface externe cylindrique lisse (la) ayant un premier diamètre (c) inférieur au diamètre (b) de la surface externe du tube dont est solidaire l'embout et se raccordant à cette surface externe par un épaulement annulaire externe (lb), un filetage externe (lc) à plusieurs filets (3) de grand pas, de diamètre externe sensiblement égal au premier diamètre (c), et une deuxième surface extrême lisse (nid), ayant un deuxième diamètre (d) inférieur au premier diamètre (c) et au diamètre de fond de filet et délimitant, à l'extrémité de l'embout mâle (l), une face frontale annulaire (le), et l'embout femelle (2) présente, de l'intérieur vers l'extérieur dans le sens axial, une première surface cylindrique lisse (2a) ayant un diamètre interne supérieur au diamètre interne (a) des tubes et sensiblement égal au deuxième diamètre (d) de l'embout mâle, cette première surface (2a) se raccordant à la surface interne du tube dont est solidaire l'embout, par un épaulement annulaire interne (2b), un filetage interne (2c) complémentaire du filetage externe (lc) de l'embout mâle (l), et une deuxième surface extrême lisse (2d) dont le diamètre interne est égal au premier diamètre (c) de l'embout mâle et qui délimite, à l'extrémité de l'embout femelle (2), une face frontale annulaire (2e). 2. Dispositif de connexion rapide suivant la revendication l caractérisé en ce que la somme des longueurs axiale (xl) de la première surface (lb), (x2) du filetage externe (lc) et (x3) de la deuxième surface (ld) de l'embout mâle (l) est égale à la somme des longueurs axiales (yl) de la première surface (2a), (y2) du filetage interne (2c) et (y3) de la deuxième surface extrême (2d) de l'embout femelle (2). 3. Dispositif de connexion rapide suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le filetage externe (lc) de l'embout mâle (l) et le filetage interne (2c) de l'embout femelle (2) ont des longueurs axiales respectives (x2,y2) qui sont égales. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la longueur axiale (xl) de la première surface (la) de l'embout femelle (2) est égale à la longueur axiale (y3) de la seconde surface extrême (2d) de l'embout femelle (2) et la longueur axiale (x3) de la deuxième surface extrême (ld) de l'embout mâle (l) est égale à la longueur axiale (y3) de la deuxième surface extrême (2d) de l'embout femelle (2). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface frontale annulaire (2e) de l'embout femelle (2) et l'épaulement annulaire externe (lb) de l'embout mâle (l) forment des angles aigus égaux respectivement avec la deuxième surface extrême (2d) de l'embout femelle (2) et avec la première surface (la) de l'embout mâle (l) 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les filets (3) d'un premier filetage (lc) ont des sommets plats et les gorges (4) s'étendant entre les filets (3) ont une section transversale en forme d'arc de cercle unique d'un rayon de courbure relativement grand, et le second filetage complémentaire (2c) présente, lui, des filets (5) à section transversale courbe et des gorges (6) entre les filets qui sont à fond plat et espacées des sommets plats des filets (3). 7. Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la forme courbe de la section transversale de chaque filet (5) du second filetage (2c) comprend deux arcs de cercle opposés (5a,5b), de même rayon de courbure, dont les centres sont distants l'un de l'autre dans le sens axial, et un segment de droite (5c) reliant les arcs de cercle (5a,5b).