Brevet FR2761751A1 — publié le 19981009

MANCHETTE DE RACCORD A UN EQUIPEMENT, NOTAMMENT À UN TUYAU DESCRIPTION L'invention concerne une manchette de raccord à un équipement pouvant notamment être un tuyau. Elle peut trouver emploi pour assurer la continuité de deux équipements munis de conduits situés sensiblement en prolongement mais aux embouchures séparées d'une certaine distance et permettre la circulation d'un fluide ou d'un autre contenu d'un conduit à l'autre. Une telle manchette doit donc comprendre un tube dont les extrémités sont adaptées aux embouchures des conduits et des moyens de fixation ou de bridage des extrémités du tube aux conduits respectifs. On constate que la position et l'orientation respectives des équipements doivent être définies avec une grande précision pour que le raccordement offert par la manchette soit parfaitement étanche, même si on dispose d'une certaine latitude grâce à la possibilité d'interposer des joints élastiques ou des soufflets, écrasés avec plus ou moins de force en fonction des jeux rencontrés, entre les embouchures des conduits et les extrémités du tube. Ces problèmes sont compliqués quand les embouchures sont susceptibles de se déplacer mutuellement avec le temps ou qu'une manipulation directe de la manchette est impossible, ce qui est le cas quand elle est placée dans un environnement hostile o la télémanipulation est indispensable. De telles manipulations sont pourtant nécessaires pour remplacer périodiquement les joints ou les manchettes elles-mêmes. On connaît une manchette à tube formé d'au moins un tronçon rigide et dont la figure 1 représente une extrémité, l'autre étant symétrique. Un tube 1 de la manchette est raccordé par son extrémité à un tuyau 2 muni d'une bride 3 s'étendant devant son embouchure 4. La bride 3 présente une ouverture 5 en face de l'embouchure 4 et qui s'étend jusqu'en haut de la bride 3, formant un passage 6 d'introduction ou de démontage de la manchette. La bride 3 constitue avec une collerette 7 établie autour de l'embouchure 4 et des flancs de liaison 8 intermédiaires (dont un seul est représenté) un réceptacle 9 ouvert au sommet et dans lequel une des extrémités 10 du tube 1 et une des extrémités (munie d'une collerette 15) de la manchette 12 sont introduites puis posées sur le fond de l'ouverture 5 tout en étant pressées contre l'embouchure 4 en interposant un joint torique 11 d'étanchéité (pourvu d'une languette de préhension permettant de le placer facilement). Un manchon 12 situé autour du tube 1 et qui permet le serrage de l'extrémité 10 passe aussi au travers de l'ouverture 5. La collerette 15 établie à son extrémité située dans le réceptacle 9 est alors approchée de la face interne 16 de la bride 3, orientée vers l'embouchure 4, jusqu'à toucher cette face interne 16. Une fois la collerette 15 calée par l'intermédiaire de la rondelle 17 sur la face interne 16 de la bride 5 en lui imposant une rotation autour de son axe, la rotation du manchon 12 entraîne la translation du tube 1 dont l'extrémité 20 vient serrer le joint 11 sur le tuyau 4. Le manchon 12 est tourné par un cabestan 18 fixé à sa périphérie extérieure et que peut actionner une machine spécialisée (appelée cabesteuse) non représentée et qu'il est possible de fixer à un télémanipulateur. Le tube 1 peut être pourvu d'une plaque de positionnement anticouple 19 non loin du manchon 12 afin de l'empêcher de tourner pendant le vissage et le dévissage. En pratique, une rondelle 17 est intercalée et serrée entre la bride 3 et la collerette 15; ses faces dirigées vers ces deux pièces ont des formes complémentaires des faces vers lesquelles elles sont destinées à s'appuyer, afin de réaliser un appui stable sur une grande superficie; les faces d'appui mutuel de la collerette 15 et de la rondelle 17 sont sphériques afin de compenser le défaut de parallélisme du manchon 12 avec le tube 2 lors de la mise en place. Mais avec cette manchette, il est assez difficile de régler l'effort de serrage, qui dépend des caractéristiques de la cabesteuse et du frottement dans le filetage 14 en particulier et entre la collerette 15, la rondelle 17 et la face interne 16; de plus, le rendement de transmission par engrènement entre le cabestan 18 et la cabesteuse est médiocre. Le serrage cesse en pratique dès que la cabesteuse doit appliquer un couple rotatif supérieur à celui pour lequel elle a été réglée, quelle que soit la position obtenue. Le filetage 14 peut aussi devenir responsable de grippages qui rendront la manchette très difficile à démonter. Enfin, il est difficile d'assurer que la rondelle 17 reste correctement placée pendant le montage, car la rotation de la collerette 15 peut la faire bouger et même la déplacer vers le haut malgré les précautions prises, avec la conséquence que l'extrémité 10 du tube 1 ne sera alors plus adaptée convenablement à l'embouchure. Ces risques d'insuccès du montage ou du démontage rendent les manchettes de la figure 1 déficientes. Un autre de leurs inconvénients est leur rigidité excessive, qui leur interdit de s'adapter aux mouvements des tuyaux 2 et notamment aux mouvements de décalage par rotation de l'axe du tube 1 par rapport à l'axe du tuyau 2. La bordure 20 de l'extrémité 10 du tube 1, en appui sur le joint torique 11, est formée avec une forme sphérique afin de maintenir l'étanchéité si l'extrémité 10 tournait par rapport à l'embouchure 4, mais la nature de la liaison entre le tube 1 et le tuyau 2, notamment à l'endroit de la rondelle 17, ne permet pas d'assurer qu'un tel mouvement de rotation sera effectivement obtenu. Le joint torique 11 peut devenir insuffisant à produire l'étanchéité désirée. L'objet de l'invention est donc de proposer une manchette de raccord entre deux équipements dont l'installation soit aisée et sûre, même en devant travailler par un télémanipulateur, et on souhaite aussi que l'étanchéité du raccordement soit maintenue même quand les équipements à joindre par la manchette sont soumis à de petits mouvements de translation ou de rotation. Tout cela est obtenu avec une manchette de raccord à un équipement ayant une embouchure précédée d'une bride munie d'une ouverture placée devant l'embouchure, cette ouverture étant terminée par un passage latéral de montage et de démontage de la manchette, la manchette comprenant un tube adapté à l'embouchure de l'équipement et traversant l'ouverture de la bride, un manchon disposé autour du tube, le manchon traversant l'ouverture et possédant une collerette d'évasement appuyée sur une face de la bride tournée vers l'embouchure de l'équipement, et un mécanisme de commande pour faire coulisser le tube à l'extérieur du manchon; et la manchette est caractérisée en ce que le mécanisme de commande est une genouillère composée d'une bague et de son axe, d'un axe de liaison, d'une paire d'embiellages à axes parallèles, les embiellages étant unis à l'axe de liaison par au moins une articulation et articulés respectivement à la bague et au manchon, la bague étant mobile le long du tube et entourant le tube, et de rondelles élastiques déformées entre la bague et une butée située sur le tube. L'étanchéité du raccordement est plus facilement sauvegardée si le manchon et la collerette sont composés de deux parties réunies par des rondelles élastiques et par des surfaces de glissement sphériques à la collerette, une des parties étant articulée au premier des embiellages et l'autre des parties étant appuyée sur la face de la bride tournée vers l'embouchure, cette face étant plane, par une face de forme complémentaire; et elle l'est plus encore si le tube est adapté à l'embouchure par une surface sphérique, concentrique aux surfaces de glissement sphériques. L'invention va maintenant être décrite à titre illustratif à l'aide des figures suivantes: * la figure 1 déjà décrite illustre une portion de manchette de raccord de l'art antérieur, * la figure 2 est une représentation schématique d'une manchette complète; * la figure 3 illustre une extrémité de manchette conforme à l'invention dans une vue correspondant à la figure 1; * la figure 4 est un détail de la manchette, et plus précisément de sa portion comprise entre l'embouchure du tuyau et la bride de raccordement, * et les figures 5 et 6 sont deux autres vues latérales de la manchette, dessinées pour deux états différents de celle-ci. La manchette de raccord conforme à l'invention et illustrée à partir de la figure 2 porte la référence 25. Elle est placée entre les embouchures 4 de deux tuyaux 2 munis de brides 3 conformément à ce qui a été déclaré à la figure 1. Elle se compose notamment d'un tube 26 muni d'extrémités 29 engagées partiellement entre les embouchures 4 des tuyaux 2 et les brides 3 qui les précèdent comme dans la réalisation antérieure. On se reporte maintenant à la figure 3 pour une description de ces extrémités 29. Le tube 26 est encore retenu contre l'embouchure 4 du tuyau 2 par un manchon appliqué sur la face interne 16 de la bride 3, mais ce manchon, portant ici la référence 30, n'est plus relié au tube 26 par un filetage mais coulisse sur lui et lui est relié par un mécanisme à genouillère 31 complètement différent. Les genouillères désignent des mécanismes de constitutions différentes; un tel mécanisme comprend essentiellement une paire d'embiellages mutuellement articulés et dont chacun comprend deux biellettes diamétralement opposées le long du tube 26: les biellettes 32 d'un des embiellages sont articulées entre un axe de liaison 33 et un autre axe 34, solidaire du manchon 30, alors que les biellettes 35 du second embiellage sont articulées par l'intermédiaire d'un axe 51 à une bague 36 coulissant le long du tube 26 et unies à leur autre extrémité à l'axe de liaison 33. Tous les axes d'articulation sont parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction d'allongement du tube 26. Un empilement de rondelles élastiques 37 est disposé devant la bague 36, du côté du tuyau 2, et l'empilement de rondelles élastiques 37 bute vers l'avant sur un épaulement 38 du tube 26. Il est donc comprimé entre l'épaulement 38 et la bague 36 quand celle-ci est soumise à un déplacement vers l'embouchure 4. Ce déplacement provient d'un mouvement de l'axe de liaison 33 vers le tube 26, ce qui redresse les biellettes en ce sens que la grande longueur des biellettes se rapproche d'une position parallèle à l'axe du tube 26. Le manchon 30 est alors attiré vers la droite de la figure. Dès qu'il arrive en butée sur la bride 3, l'action des biellettes 35 sur la bague 36 vient comprimer les rondelles à ressort 37 et entraine le tube 26, dont la tête vient comprimer le joint torique 11 contre le tuyau 2. Le maintien en position serrée est garanti si on a déposé la position d'équilibre dite " point de rebroussement " obtenue quand les axes 33, 34 et 51 d'articulation des biellettes 32 et 35 sont alignés. Les biellettes 32 et 35, arc-boutées dans cet état à l'axe 34, empêchent de desserrer accidentellement la manchette 25 mais il est très facile de la démonter de la bride 3 en tirant sur l'axe de liaison 33 pour ramener les biellettes 32 et de côté, à une position o la grande longueur des biellettes se rapproche d'une position perpendiculaire à l'axe du tube 26. Les figures 5 et 6, qui illustrent la genouillère 31 en position détendue et en position de serrage respectivement, font comprendre ce phénomène d'arc-boutement en montrant que le blocage des embiellages 32 et 35 peut être produit après qu'ils se sont croisés en tournant et que le levier 39 bute sur le tube 26: l'empilage de rondelles élastiques 37 exerce une force qui maintient l'état de la figure 6. On peut en pratique pourvoir l'axe de liaison 33 d'un levier 39 ou d'un moyen équivalent qui permet de le manipuler facilement, et ce levier peut être empêché de battre si on arrête la rotation de l'axe de liaison 33 par rapport à un des embiellages, par exemple en l'unissant par des goupilles 40 aux biellettes 35 articulées à la bague 36. Un mouvement excessif de la bague 36 vers l'arrière est interdit par une rondelle d'arrêt 41 disposée autour du tube 26 ou par tout autre moyen adapté. Enfin, l'effort de compression fourni par les rondelles 37 peut être réglé en glissant une cale 42 entre elles et la butée 38; cette cale 42, insérée quand la bague 36 est ramenée vers l'arrière et que les rondelles 37 sont libres, est souvent un écrou bloqué au montage avec une rondelle éventail. Le manchon 30 ne s'appuie pas directement sur la bride 3, mais par l'intermédiaire d'un manchon externe 43 coulissant autour de lui. On pourra se reporter à la figure 4 pour la partie de la description qui suit. Le manchon 30 porte une collerette 44 s'évasant autour de lui entre la bride 3 et l'embouchure 4, et qui coiffe une autre collerette 45, qui s'évase autour du manchon externe 43 à laquelle elle appartient. Les deux collerettes 44 et 45 s'étendent dans le réceptacle 9. Quand la manchette 25 est installée, la collerette 45 s'appuie sur la face interne 16 de la bride 3 par une face 46 de forme complémentaire, plane par exemple, qui assure donc un appui solide, alors que la collerette 44 du manchon 30 bute sur une face opposée 47 de la collerette 45. Il est conforme à l'invention que cette face opposée 47 et la face 48 de la collerette 44 en appui sur elle soient toutes deux sphériques de même rayon et de même centre C afin que les manchons 30 et 43 puissent coulisser l'un à l'intérieur de l'autre sans que l'appui entre leurs collerettes 44 et 45 soit compromis. Il est encore conforme à l'invention que la face d'extrémité 49 du tube 26, en contact avec le joint torique 11, soit également sphérique et de même centre C que les faces 47 et 48 précédentes (mais pas nécessairement de même rayon). Si donc le tuyau 2 est soumis à une rotation, il entraîne avec lui le manchon externe 43, mais le manchon 30 et le tube 26 ne bougent pas, et on observe simplement un glissement de la face 47 et du joint 11 sur eux, sans que l'effort de serrage de la manchette 25 varie sensiblement. Un ressort 50 (voir la figure 3) unit le manchon externe 43 au manchon 30 pour les faire revenir en position coaxiale. REVENDICATIONS 1. Manchette (25) de raccord à un équipement (2) ayant une embouchure (4) précédée d'une bride (3) munie d'une ouverture (5) placée devant l'embouchure (4) et terminée par un passage latéral (6) de montage et de démontage, la manchette (25) comprenant un tube (26) adapté à l'embouchure (4) de l'équipement et traversant l'ouverture (5) de la bride, un manchon (30, 43) disposé autour du tube (26), le manchon traversant l'ouverture (5) et possédant une collerette d'évasement (44, 45) appuyée sur une face (16) de la bride (3) tournée vers l'embouchure (4) de l'équipement, et un mécanisme de commande pour faire coulisser le tube (26) à l'intérieur du manchon (30), caractérisée en ce que le mécanisme de commande est une genouillère (31) composée d'une bague (36) et de son axe (51), d'un axe de liaison (33), d'une paire d'embiellages (32, 35) à axes parallèles, les embiellages étant unis à l'axe de liaison (33) par au moins une articulation et articulés respectivement à la bague (36) et au manchon (30, 43), la bague (36) étant mobile le long du tube et entourant le tube (26), et de rondelles élastiques (37) déformées entre la bague et une butée située sur le tube. 2. Manchette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon (30, 43) et la collerette (44, 45) sont composés de deux parties réunies par des rondelles élastiques et par des surfaces de glissement sphériques (47, 48) à la collerette, une des parties (30, 44) étant articulée au premier des embiellages (32) et l'autre des parties (43, 45) étant appuyée sur la face (16) de la bride tournée vers l'embouchure par une face de forme complémentaire. 3. Manchette selon la revendication 2, o le tube (26) est adapté à l'embouchure (4) par une face sphérique (49), caractérisée en ce que ladite face sphérique est concentrique aux surfaces de glissement sphériques (47, 48). 4. Manchette selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'embiellage (35) articulé à la bague (36) est uni à l'axe de liaison (33) par une liaison fixe (40) et porte un levier (39). 5. Manchette selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un écrou de réglage (42) est introduit entre la butée (38) et le ressort (37) déformé entre la bague et la butée.