Brevet FR2794838A1 — publié le 20001215

La présente invention concerne un dispositif d'assemblage sans bride pour des manchons compensateurs ou tuyaux souples. On connaît déjà des manchons compensateurs (fi gure 1) destinés à réunir deux tuyaux lisses 1, 1A. Ce man chon compensateur connu 103, est destiné à se monter entre les brides à collerettes 102, 102A soudées aux extrémités des deux tubes 1, 1A. Le manchon 103 se compose d'un corps 131 terminé par deux bourrelets d'extrémité 132, 132A. Ces bour relets sont serrés contre la face avant des contre-brides 102, 102A par l'intermédiaire de contre-brides 102', 102'A, le serrage se faisant par des boulons 110, 110A. Le manchon ou soufflet 103 peut comporter un ren forcement intérieur 106 et aux extrémités un câble 107. Malgré la forme des contre-brides 102', 102'A qui comportent un logement pour recevoir le bord ou bourrelet 132, 132A à chaque extrémité du manchon 103, l'étanchéité est assurée mais cette partie peut s'échapper sous l'effet des chocs de pression très importants qui peuvent se produire dans le fluide. (lors des effets de fonds ou coups de bélier dus à l'arrêt ou blocage d'une vanne). L'étanchéité du manchon se fait par serrage du bord du manchon entre la bride du manchon et la bride du tuyau. Dans certains cas, le manchon, très fortement sollici té, est tiré avec une force telle que le bord du bourrelet s'échappe de sa position serrée entre les deux brides. Ces manchons connus ont également l'inconvénient d'être relativement encombrants et lourds. Dans la description, par souci de simplification, comme le dispositif d'assemblage s'applique à des objets dif férents tels que des manchons compensateurs et des tuyaux souples, le terme manchon sera utilisé pour désigner à la fois des soufflets de manchons compensateurs et des extrémi tés de tuyaux souples. L'expression extrémités de tubes lisses ou tuyaux souples désigne de manière générale des extrémités de tubes ou tuyaux sans brides et englobe à la fois des ex- trémités réellement lisses mais aussi des extrémités file tées. La présente invention a pour but de développer un dispositif d'assemblage notamment pour des manchons compensa teurs de forme très simple, qui soit léger et puisse s'installer facilement sur l'extrémité de tubes lisses ou de tuyaux souples. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'assemblage du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend A) un embout à souder sur le tuyau lisse ayant - une zone à cannelures périphériques à l'extrémité de l'embout, à l'opposé du côté à souder, - une gorge périphérique à section de type rectangulaire au-delà de la zone à cannelures périphériques, B) un manchon terminé à son extrémité par un bourrelet lisse de diamètre intérieur lui permettant de s'engager sur la zone à cannelures de l'embout, C) un organe de serrage en forme de coquille ayant - un logement périphérique intérieur de section adaptée à celle du bourrelet du manchon, - un bord de blocage de section droite ou non, destiné à venir se loger dans la gorge pour bloquer la coquille par rapport à l'embout, - un bord de serrage pour s'appuyer sur le manchon entre son corps et le bourrelet, le serrage de l'organe de serrage produisant le serrage de l'alésage du bourrelet dans les cannelures périphériques. Cette coquille peut être formée en une seule pièce, par exemple un profil cintré, surtout pour le grand diamètre, par exemple des diamètres de 300 mm à 3000 mm et plus. Cette coquille est également réalisable en plusieurs parties et notamment en deux demi-coquilles. Ce dispositif, notamment appliqué à un manchon compensateur, offre de nombreux avantages - Gain de poids considérable : un tiers environ du poids d'un manchon compensateur actuel à brides. Le gain de poids résulte à la fois de la suppression des brides et de la réduction du nombre de boulons qui passe de 8-12-16 ou 24 à 4, du diamètre nominal DN 25 à DN 300. - L'encombrement par rapport à un compensateur à brides est réduit de moitié. - L'extrémité de l'embout qui peut venir en con tact avec le soufflet du manchon est arrondie en usine avec une finition parfaite ce qui évite de mordre ou d'attaquer le soufflet lors des différents mouvements. - L'embout peut être réalisé avec un diamètre ex térieur de très grande précision, ce qui est avantageux, voire nécessaire, pour une bonne étanchéité. - Les cannelures périphériques de l'embout assu rent à la fois l'accrochage de la partie correspondante du manchon et l'étanchéité. - L'embout permet de traiter le problème des tuyaux de grand diamètre, par exemple un diamètre de 100 voire 200 cm. En effet, dans le cas de tels tuyaux, les tolé rances étant relativement larges de l'ordre de 5 % ( 2 %), il ne serait pas possible d'engager directement un manchon compensateur sur un tel tuyau à cause du défaut de précision qui entraînerait nécessairement un défaut d'étanchéité. Grâce à la précision avec laquelle se réalise l'embout à souder, on peut parfaitement utiliser un tube lisse sur lequel on soude l'embout. L'embout soudé pourra recevoir le même traitement que les autres parties du tuyau avant la mise en place du soufflet du manchon. - Aucun risque de déboîtement du bourrelet du soufflet, même sous l'effet d'efforts très importants. - L'embout est très simple à fabriquer comme le manchon puisque intérieurement il est conique et lisse pour rattraper les tolérances du caoutchouc. On peut dans ces con ditions le fabriquer dans différentes qualités de caoutchouc, les plus appropriées, et prévoir une armature avec une très grande liberté de conception. Pour installer les demi-coquilles sur le bourre let du manchon et éviter l'écrasement du bourrelet à la jonc tion des deux demi-coquilles, on réalise selon l'invention un bourrelet ovale, dont le petit diamètre extérieur se situe au niveau du plan de jonction et le grand diamètre ou diamètre nominal se situe dans un plan diamétral perpendiculaire. Pour faciliter le repérage réciproque du manchon et des coquilles et même pour permettre d'orienter les co quilles dans une position favorable, c'est-à-dire peu encom brante, la face avant de chaque bourrelet comporte deux repères, notamment des rainures, situés dans le plan diamé tral. Ces repères sont prolongés sur les côtés. Ces repères permettent de positionner exactement les deux demi-coquilles avant de serrer l'assemblage. Les deux demi-coquilles à chaque extrémité du manchon seront donc parallèles puisque les traits de repères sont eux-mêmes pa rallèles ou plus exactement situés dans un même plan diamé tral. Cela permet de rapprocher dans certains cas les tuyaux d'un mur, ce qui ne serait pas possible avec un assem blage fait par bride. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le bourrelet comporte un câble en acier. Ce câble est destiné à venir dans une rainure prévue dans l'embout (en plus de l'éventuelle rainure pour bloquer les coquilles). Cette rai nure reçoit le câble en acier et l'enrobage de caoutchouc pour bloquer l'ensemble fermement entre la rainure périphéri que extérieure de l'embout et la rainure périphérique inté rieure du collier. On évite ainsi de manière très efficace tout risque de déboîtement, même lorsque le manchon compensa teur est soumis à des efforts très importants. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses, le bord de serrage des demi-coquilles a une section arrondie convexe pour s'appuyer sur le manchon. Ce bord de serrage peut également avoir une rainure périphérique pour créer un moyen de blocage supplémentaire du manchon et recevoir dans une certaine mesure la surépaisseur engendrée par le câble périphérique, en créant avec la rainure périphérique deux lo gements qui sont en regard dans la direction périphérique. Selon l'invention, les cannelures de la zone can nelée périphérique ont de préférence une section en dents de scie. Suivant une caractéristique avantageuse, le loge ment périphérique des demi-coquilles se poursuit par une rampe du côté du bord de blocage et de façon complémentaire, le bourrelet du manchon se poursuit par un bord en saille destiné à coopérer avec cette rampe au moment du serrage des demi-coquilles et compléter l'étanchéité par ce contact et cette déformation. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les quels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un compensateur connu, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un compensateur selon l'invention, les coquilles aux deux extré mités étant tournées à 90 , - la figure 3A est une vue en coupe axiale d'un embout à souder et d'une partie d'un manchon d'un compensa teur selon l'invention, - la figure 3B montre dans une position corres pondant à celle de la figure 3A, un embout à souder conique et une demi-coquille, - la figure 4A est une vue de face d'un manchon, - la figure 4B est une coupe axiale d'un manchon selon IV-IV de la figure 4A, - la figure 4C est une vue en perspective de l'extrémité d'un manchon, - la figure 5A est une vue en plan d'une co quille, - la figure 5B est une vue axiale d'une coquille. Selon les figures 2, 3A, 3B, l'invention concerne un dispositif d'assemblage sans bride pour des manchons com pensateurs et des tuyaux souples qui sera décrit à titre d'exemple dans le cas d'un compensateur destiné à être monté entre deux tuyaux lisses 1, 1A. Ce compensateur a une structure symétrique, iden tique pour chacun des deux côtés associés à chacun des deux tuyaux. Toutefois, cela n'est pas une nécessité. L'exemple décrit ci-après est celui d'un tel compensateur symétrique. Le compensateur se compose d'un embout à souder conique 2, 2A, d'un manchon 3 qui est ici un soufflet et d'organes de serrage en forme de colliers 4, 4A. Ces différentes pièces apparaissent à l'état as semblé mais non serré dans la partie gauche de la figure 2 et à l'état serré dans la partie droite. Les pièces sont repré sentées séparées aux figures 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B. L'embout à souder 2 comporte une extrémité à sou der 21, d'épaisseur correspondant sensiblement à celle du tuyau lisse puis l'épaisseur de l'embout 2 augmente pour for mer une gorge périphérique 22 suivie d'une zone conique à cannelures périphériques 23. Selon des variantes non représentées, l'embout se glisse sur l'extrémité du tube à souder ou il peut être ta raudé pour se visser sur l'extrémité filetée d'un tube. , Le soufflet 3 est une partie intermédiaire 31 constituant la partie active du manchon compensateur qui ab sorbe les défauts d'alignement entre les deux tuyaux 1, 1A ou les ondes de pression, terminée à chaque extrémité par un bourrelet 32, 32A. Les deux bourrelets 32, 32A sont identiques et la description se limitera à celle du bourrelet 32. Le bourrelet 32 a une surface intérieure 321, lisse et conique et une section sensiblement rectangulaire. En amont du bourrelet 32, à la jonction avec le corps 31 du manchon, il peut y avoir un câble 322, intégré dans la masse du manchon. Dans la partie supérieure de la figure 3A, on a représenté un soufflet 3 du manchon compensateur simplement constitué en caoutchouc élastomère sans élément de renforce ment ou, du moins, dont les éléments de renforcement ne sont pas représentés. Dans la partie inférieure des figures 2 et 3A, le dessin laisse apparaître des éléments de renforcement 323 qui avantageusement enveloppent le câble 322. Les organes de serrage 4, 4A, identiques, sont formés chacun de deux demi-coquilles dont une seule apparaît à la figure 3A, dont le plan de coupe passe par le plan d'assemblage des deux demi-coquilles. Pour simplifier, ces dernières portent les mêmes références que les coquilles. La demi-coquille 4A (figure 3B) présente un loge ment intérieur périphérique 41 à section rectangulaire cor respondant à la section du bourrelet 32 du soufflet 3. Ce logement 41 est délimité par un bord de serrage 42 légèrement en retrait et par un bord de blocage 43 terminé par une sec tion rectangulaire destinée à venir dans la gorge périphéri que 22A de l'embout à souder 2A. La demi-coquille 4A (fig. 2, fig. 3B) comporte deux oreilles 44, 45 munies d'orifices 46, 47 pour le passage des boulons d'assemblage (non représenté) des deux demi- coquilles. Le bord de serrage 42 a une forme arrondie comme celle représentée dans la figure 3B. Les figures 4A, 4B, 4C montrent le soufflet 3 du manchon compensateur. . La figure 4A correspond pour l'essentiel aux figures 2 et 3A. La figure 4A montre la forme ovalisée des bourrelets 32 pour faciliter la mise en place des demi-coquilles. Dans la position du manchon selon la vue de la figure 4B, les demi-coquilles constituant l'organe de serrage se mettent en place dans la direction verticale par dessus et par en dessous (flèches A, B), le plan d'assemblage des deux demi-coquilles étant ici le plan horizontal HH. Le bourrelet 32 a une forme extérieure ovale ; son bord intérieur 321 est lisse et conique et circulaire mais son bord extérieur 329 est de forme elliptique. Cela est indiqué par les deux diamètres X et Y avec X Les figures 5A, 5B montrent une demi-coquille 4 laissant apparaître une nervure de repérage 431. La figure 2 montre, dans sa partie gauche, le manchon compensateur engagé sur l'embout 2 mais sans serrage du bourrelet ; la partie droite montre le manchon engagé et serré sur l'embout. I1 apparaît ainsi que le bourrelet s'engage dans les cannelures 23 et s'y accroche sous l'effet du serrage des coquilles. Usuellement, le manchon compensateur est un dis positif symétrique et ses deux extrémités reliées aux tubes lisses 1, 1A sont constituées par des embouts coniques rece vant l'extrémité correspondante du soufflet en élastomère. Toutefois, à côté de cette solution quasi générale, l'invention concerne également un manchon compensateur dont un seul côté serait réalisé comme cela est décrit ci-dessus. Le dispositif d'assemblage selon l'invention s'applique de manière générale à des manchons compensateurs ou des tuyaux lisses. Les manchons ou soufflets peuvent être réalisés en élastomère, en PTFE (Polytétrafluoréthylène), ou en matière textile ou des tuyaux souples. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Dispositif d'assemblage destiné à être monté à au moins une extrémité d'un tuyau lisse, caractérisé en ce qu'il comprend A) un embout (2) à souder sur le tuyau lisse (1) ayant - une zone à cannelures périphériques (23) à l'extrémité de l'embout, à l'opposé du côté à souder (21), - une gorge périphérique à section de type rectangulaire (22) au-delà de la zone à cannelures périphériques (23), B) un manchon (3) terminé à son extrémité par un bourrelet lisse (32) de diamètre intérieur lui permettant de s'engager sur la zone à cannelures (23) de l'embout (2), C) un organe de serrage en forme de coquille (4) ayant - un logement périphérique intérieur (41) de section adap tée à celle du bourrelet (32) du manchon (3), - un bord de blocage (43) destiné à venir se loger dans la gorge (22) pour bloquer la coquille (4) par rapport à l'embout (2), - un bord de serrage (42) pour s'appuyer sur le manchon (3) entre son corps (31) et le bourrelet, le serrage de l'organe de serrage produisant le serrage de l'alésage du bourrelet dans les cannelures périphériques (23). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de serrage est formé d'au moins deux demi-coquilles. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embout (2) est conique. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embout est droit. 5 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (3) comporte un câble annulaire (322) intégré dans la partie comprise entre le bourrelet (32) et le corps (31) du manchon (3). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de serrage (42) a une section arrondie convexe pour s'appuyer sur le manchon (3). 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures ont une section en dents de scie de forme co nique. 8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet a une forme extérieure ovale. 9 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face avant du bourrelet (32) comporte quatre repères (325, 326), notamment des rainures, qui se poursuivent sur les cô tés pour repérer l'orientation du bourrelet et l'orientation des demi-coquilles. 10 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux faces avant et la partie supérieure des demi- coquilles comportent une forme surélevée qui se poursuivent sur les côtés pour bien positionner celle-ci par rapport à la face avant des bourrelets.