Brevet FR2839135A1 — publié le 20031031

selon l'une des revendications 31 ou 32. 28391 35 L'invention concerne un dispositif d'accouplement souple entre deux corps transportant des fluides sous pression et soumis à des contraintes vibratoires, notamment entre deux éléments d'une ligne d'échappement de véhicule automobile. Dans le cas illustratif de la figure l, concernant une ligne d'échappement d'un véhicule automobile, et plus particulièrement d'une liaison d'une sortie de turbocompresseur 2 avec une entrée d'un organe catalytique l, la liaison s'effectue généralement par une système de brides boulonnées entre elles, ou par une système de collets appliqués les uns aux autres à l'aide de colliers de serrage 4 (c'est-à-dire un montage dits " à collets serrés "). Idéalement, l'état de surface des deux faces en contact des collets ou des brides est tel qu'il devrait permettre l'étanchéité à cet endroit de tout flux allant de l'intérieur vers l'extérieur de la ligne d'échappement. Ce n'est pas le cas du fait des vibrations auxquelles sont soumis les différents éléments , es. Dans la pratique, on, interpose, par sécurité, entre les deus faces précitées, un joint dit " cabosse " 3 de manière à s' opposer à la respiration de la liaison. Cette respiration procède des séparations des deux faces en contact, et ce sous l'effet des vibrations combiné à l'élévation de la contre-pression dans la ligne d'échappement. Ceci oblige à utiliser des dispositifs de serrage de plus en plus fort. D'autre part, les vibrations se transmettent d'éléments en éléments, le long de la ligne d'échappement et peuvent engendrer des dommages aux dits éléments. Pour résoudre ces problèmes, comme cela est illustré à la figure 2, on utilise actuellement des soufflets 6 réalisés en métal ou en tout autre matériau adéquat. Ces soufflets 6 permettent d'atténuer la transmission de vibrations entre les éléments. Ces soufflets sont le plus souvent des éléments présentant une paroi e faible épaisseur, de conformation ondulée, en sorte que l'élasticité des ondes soit la réponse aux sollicitations dans les trois directions de l'espace. Le soufflet 6 est soudé 7 à la bride ou au collet 5. Le soudage est délicat du fait de la différence d'épaisseur entre les composants à souder que sont, d'une part le soufflet 6 et, d'autre part, la bride ou le collet 5. L'inconvénient supplémentaire est que la pièce de raccordement qu'est la bride ou le collet 5 peut subir un voilage préjudiciable qui nécessite alors une reprise d'usinage pour atteindre la qualité d'état de surface requis au repos pour réalisé le joint d'étanchéité lors du raccordement des deux éléments 1 et 2. Pour pallier légèrement à ces problèmes, le soufflet est fourni par le fabricant avec une bague 9 soudée à chacune des extrémités du soufflet 6. Cela permet de réduire la différence d'épaisseur pour réaliser la soudure 7 et la soudure 8 entre le soufflet et l'organe catalytique 1. Mais cela n'est pas suffisant pour éviter le voilage de la bride ou du collet 5. On augment e ainsi les coûts et les temps de fabrication. Un but de l' invention est de fournir un dispositif d'accouplement ou de raccordement souple qui soit simple d'utilisation et qui permette d'obtenir des coûts et des temps de fabrication réduits. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif d'accouplement souple entre deux éléments, aptes à transporter des fluides sous pression, comportant au moins un soufflet apte à être placé entre les deux éléments de manière à transporter les fluides sous pression et lié à l'une des deux éléments par une première extrémité, le dispositif d'accouplement souple comportant en outre une première bague interne et une deuxième bague externe, les bagues étant aptes à serrer par pincement, lors d'un assemblage, une deuxième extrémité libre du soufflet et à réaliser des moyens de liaison du premier élément au deuxième élément. Ainsi, le serrage par pincement permet de s'affranchir de manière simple de la soudure de l'extrémité libre du soufflet sur le collet ou la bride formant les moyens de liaison entre les deux éléments. Ceci évite la déformation par voilage précité et, ainsi, la reprise d'usinage de manière à rectifier ce voilage. On réduit alors les coûts et les temps de fabrication. Avantageusement mais facultativement, le dispositif d'accouplement souple selon l' invention présente au moins l'une des caractéristiques additionnelles suivantes: - les bagues interne et externe se clipsent l'une avec l'autre lors de l' assemblage en emprisonnant l'extrémité libre du soufflet; - la bague interne présente une face ayant une forme complémentaire d'une face de la bague externe, lesUites faces étant aptes à coopérer l'une avec l'autre pour réaliser le serrage par pincement; - le serrage par pincement s'effectue sur une partie d'une onde d'extrémité de l'extrémité libre du soufflet; - au moins l'une parmi les bagues interne et externe comprend un manchon s'étendant parallèlement à un axe principal de révolution du soufflet, en regard des ondes dudit soufflet; S - au moins l'une parmi les bagues interne et externe est creuse; - le soufflet comprend à son extrémité libre un prolongement apte à s'étendre en saillie, une fois l' assemblage effectué, des moyens de liaison réalisé par les bagues interne et externe, de manière à former des moyens d'étanchéité secondaire; - le prolongement est venu de matière avec une paroi du soufflet; - les moyens de liaison réalisés par les bagues interne et externe sont un collet ou une bride. On prévoit aussi, selon l'invention, un élément apte à transporter des fluides sous pressions comportant au moins un dispositif d'accouplement souple présentant au moins l'une des caractéristiques précitées. D'autres caractéristiques et avantage de l' invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée ci-après d'une mode de réalisation préféré de celle-ci ainsi que de variantes. Sur les dessins - annexés: - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un accouplement à collets serrés avec un joint " cabosse " selon l'art antérieur; la figure 2 est une demi-vue en coupe d'un dispositif d'accouplement souple selon l'art antérieur; - la figure 3 est une demi-vue en coupe d'un dispositif d'accouplement souple selon un mode préféré de réalisation de l' invention; - la figure 4 est une demi-vue en coupe d'un soufflet pour le dispositif d'accouplement souple de la figure 3; - la figure 5a est une demi-vue en coupe d'une bague externe pour le dispositif d'accouplement souple de la figure 3; - les figures 5b et 5c sont des demi-vues en coupe de variantes de réalisation de la beque externe de la figure 5a; - la figure 6a est une demi-vue en coupe d'une bague interne pour le dispositif d'accouplement souple de la figure 3; - les figures 6b et 6c sont des demi-vues en coupe de variantes de réalisation de la bague interne de la figure 6a; - la figure 7a est une vue de face d'une bague d'accostage pour le dispositif d'accouplement de la figure 3; - la figure 7b est une demi-vue en coupe selon VII VII de la bague d'accostage de la figure 7a montée; et, - la figure 7c est une demi-vue en coupe selon VII VII d'une variante de réalisation de la bague d'accostage de la figure 7a. En référence à la figure 3, on va décrire un dispositif d'accouplement souple lO selon un premier mode de réalisation de l' invention destiné à raccorder deux éléments l et 2 aptes à transporter des fluides sous pression et susceptibles de subir des contraintes vibratoires. Pour illustrer cette description, on va se placer dans le cas d'éléments appartenant à une ligne d'échappement de véhicule automobile, comme par exemple un élément turbocompresseur 1 et un élément catalytique 2. Le dispositif d'accouplement souple 10 comporte un élément souple 300 apte à se déformer dans les trois directions de l'espace préférentiellement. Dans le cas présent, en se référant à la figure 4, l'élément souple 300 est un soufflet présentant une paroi mince formant une série d'ondes 302 successives circulaires entre les deux extrémités 304 et 301 du soufflet 300. La paroi présente de manière préférentielle au moins une couche de matière. La matière peut être du métal comme de l'acier ou bien toute autre matière adéquate. De préférence, le soufflet 300 est réalisé par hydroformage, technique de fabrication connue en soi qui consiste à déformer un tube à paroi mince présentant une ou plusieurs couches de matière, introduit dans un moule et application d'une pression hydraulique au sein du tube. Une autre technique de fabrication de soufflet utilisable peut être une technique consistant à souder entre eux des anneaux en accordéon de manière à former les ondes du soufflet. Cette technique de fabrication est aussi connue en soi. De manière préférentielle, le soufflet 300 présente une onde 303 d'extrémité présentant une amplitude plus importante que les autres. Cette onde 303 peut présenter en outre un prolongement 304 venue de matière avec au moins l'une des couche de la paroi du soufflet. Le prolongement 304 s'étend en s'évasant. Le dispositif d'accouplement souple 10 comporte une première bague externe 100 et une deuxième bague interne 150. Ces bagues sont aptes à serrer par pincement l'extrémité 304 du soufflet 300 de manière à le maintenir et à former une bride ou un collet (dans le cas présent, un collet). De préférence, lors de l' assemblage des deux bagues avec le soufflet, celles-ci se clipsent l'une avec l'autre. En référence à la figure 5a, la bague externe 100 est réalisée de manière massive et présente une première face 101 verticale et perpendiculaire à un axe de révolution de la bague. La face 101 présente un état de surface tel de manière à pouvoir réaliser des moyens d'étanchéité primaire lorsque, une fois les bagues et le soufflet assemblés, le dispositif d'accouplement souple est monté sur l'élément 2 selon un montage dit "à collets serrés". La bague externe 100 présente une deuxième face 102 conformée préférentiellement de manière à pouvoir recevoir, par complémentarité de forme, l'onde 303 du soufflet 300, d'une part, et d'autre part, de pouvoir coopérer avec une face 151 (cf figure 5a) de la bague interne, par complémentarité de forme, pour serrer par pincement le soufflet 300 et se clipser avec la bague externe 100. De plus, la bague externe 100 présente une face externe 103 conformée pour être reque à l'intérieur d'un collier de serrage de type "V-bande" 4, lors du montage dit "à collets serrés" avec l'élément 2. En référence à la figure 5b, on va décrire brièvement une variante de réalisation de la bague externe. Dans cette variante de réalisation, la bague externe 110 est dite " creuse ". Elle est formée par pliage ou par hydroformage d'un tube à paroi épaisse de manire prenLer obe section en forme de V dont le sommet est dirig vers 1'extArieur de la bague et dont l'une des branches et vecticale et perpendiculaire par rapport l'ae de rvoltion de la bague externe. Ainsi, la bague prAsente une face 101 dont le rle est similaire la face 101 prAcdemment dAcrite. L'autre branche du V ainsi que le sommet de celui-ci prsente une face externe 113 apte tre regu dans un collier de Gerrage "V-bande" pour un montage dit "3 collets serrds" avec un lment 2. La deuxiAme branche du V eGt plus longue que la premi@re et prsente une face interne 113 apte venir en contact avec l'onde 303 du soufflet 300 lors du montage. De pluG, l'extrdmit 111 de la premi@re branche du V est apte venir en contact avec l'onde 304 du soufflet 300 de telle socte que les contacts rdalis@s par l'extcAmit 111 et par la face interne 112 Goient situ6s de part et d'autre du sommet de l'onde 304 du soufflet 300. Ainsi, rs de 1'aGeblage avec la bague interne qui sera dAcrite ci-aprAs, 1'asGemblage se faiL par clipGage et que les deux bagues serrent par pincement le souffleL 3Q8.. sn rAfrence la figure Sc, la bague exLerne 120 23 eL une varianLe de la bague 110 de la figure Sb. Elle se diffrencie de celle-ci par le faiL qu l'extrAmitd de la deuxiAme branche la plus longue du V prdsenLe un manchon 121 apLe s'tendre en regard de la sArie d'ondes 302 du soufflet 300 lor de l'assemblage de la bague exLerne avec celui-ci. La paroi du manchon 121 est parallle l'axe de rvolution de la bague 120. I1 est noter que la forme de ralisation de la bague externe 100 illuGtrde par la figure Sa peut comporLer un tel manchon 121. La pr@sence d'un tel manchon permet: de proLger de tout contact externe le soufflet 300, et/ou, de rAdoire l'Amission de chaleur par rayonnement de la part du soufflet, de maniAre protger 1'environnement qui et suGceptible d'@Lre sensible un tel dgagement de chaleur, noLammenL dans le cas d'une ligne d'AchappemenL oD la temprature deG ga y ciculant peut atteindre plu de 800 C; En rfrence la figure 6a, on va maintenant dcrire la bague interne 150. Celle-ci eGL dite massive. Elle pr4sente une premire face 152 verticale et perpendiculaire un axe de rAvolution de la bague 13 interne 150. la face 152 prente un tat de suface identique l'tat de surface de la face 101 de la bague externe de maniAre remplir un rle idenLique. En effet, une fois 1' assemblage des deux bagues avec le soufflet effectud, les faces 101 et 151 sont aligneG l'une avec l'autre au mme niveau et rdalisent ainsi une face d'appui du collet ou de la bride gu'elles forment et qui est apte venir en appui sur une face Gimilaire de l'6lment 2 de maniAre raliser des moyen d'@Lanchit rimaire du raccordement. D'autre part, la bague 150 pr centrage 153 situAs l'extrdmitd interne de la face 151. Ces moyens de centrages 153 sonL une excroissance s'6LendanL en saillie de mani@re perpendiculaire la face 151, venanL de maLi@re avec la bague 150 eL siLus sur LouLe la circonfrence de la dite bague 150. d'autre part, la bague 150 comporte une face 152 prsentant une forme complmentaire avec 1'onde 303 du souffleL 300 de manidre tre rAceptionne par ladite onde 303. [e pluG, cette face 152 est complémentaire en forme de la face 102 de la bague externe 100. Comme expliqué précédemment, les deux bagues sont aptes à coopérer l'une avec l'autre de manière à serrer par pincement le soufflet et à se clipser l'une avec l'autre pour réaliser ce pincement du fait de la complémentarité de forme des faces 152 et 102. En figure 6b, une variante de la bague interne 160 est illustrce. La bague 160 est dite "creuse" et est réalisce par pliage ou par hydroformage d'un tube à paroi épaisse. Une extrémité 163 de la bague interne 160 réalise les moyens de centrage précédemment décrits. Et une face 162 de la bague interne 160 est complémentaire de l'onde 303 du soufflet 300. En figure 6c, une bague interne 170 est illustrce et est une variante de la bague interne 160. Elle diffère de celle-ci par le fait qu'un manchon 174, disposé en regard de la série dondes 302 du soufflet 300, est venue de matière avec la paroi de la bague interne 170, et ce, sur l'extrémité opposée de l'extrémité présentant les moyens de centrage 163. Le manchon 174 présente une paroi qui est parallèle à l'axe de révolution de la bague interne et permet: - de protoger le soufflet d'un contact direct avec le flux de fluides sous pression (gaz d'échappement dans le cas d'une ligne d'échappement); - de lisser le flux de fluides: en effet, en l' absence d'un tel manchon, les ondes du soufflet perturberaient l'écoulement des fluides en créant localement des turbulences sources de vibration supplémentaires car elles créent des instabilités dans ledit écoulement. Il est à noter que les différentes variantes de réalisation de la bague interne et de la bague externe peuvent coopérces indifféremment les unes avec les autres. D'autre part, lors d'un montage destiné à raccorder entre eux les éléments 1 et 2 à l' aide du dispositif d' accouplement souple 10 selon l' invention, il est à noter que le prolongement 304 est pris en sandwiche entre le collet ou la bride, que forme l' assemblage des deux bagues interne et externe, et le collet ou la bride de l'élément 2 destiné à recevoir le dispositif d'accouplement souple. De ce fait, le prolongement 304, en réalisant les moyens d'étanchéité secondaire, fait office de joint dit " cabosse ". L'avantage d'une telle structure est que le joint fait partie intégrante du dispositif d'accouplement souple 10 et, ainsi, est correctement positionné et imperdable lors des différentes manipulations, en particulier lors de la mise en place des éléments de la ligne d'échappement sur le véhicule. Nous allons maintenant décrire l'assemblage du soufflet 300 avec l'élément 1, en référence à la figure 3. Pour cela, de manière préférentielle, l'extrémité 301 du soufflet 300 est emmanchée sur une ouverture présentant un diamètre légèrement inférieur de l'élément 1. Ensuite, une bague d'accostage 200 est montée sur l'extrémité du soufflet 300 de manière à ce que cette extrémité 301 soit prise en sandwiche entre la bague d' accostage 200 et l' élément 1. Une soudure 11 permet de fixer l' ensemble en une seule fois. 12 2839135 En référence à la figure 7a, la bague d'accostage comporte deux demi bagues 201 et 202 de manière à pouvoir être installée lors de l' assemblage de manière facile et simple. En référence aux figures 7b et 7c, nous allons décrire la forme de la section de la bague d'accostage selon un mode préféré et une variante. Dans un premier mode de réalisation, la demi bague d'accostage 202 (la demi bague d'accostage 201 présente une section identique) présente un bossage 221 qui s'étend sur toute la demi ciraonférence de la demi bague d'accostage 202 tout en s'étendant en saillie de manière perpendiculaire à une face interne de la demi bague d'accostage. Ce bossage présente une forme complémentaire d'une onde 302 du soufflet 300. Ceci permet à la demi bague d'accostage 202 d'être reque dans le creux de la première onde 302 de l'extrémité 301 du soufflet 300. De ce fait, la demi bague d'accostage est parfaitement positionnée par rapport à l'extrémité 301 du soufflet 300 avant soudure. En figure 7c, une variante de réalisation de la bague 202 présente en lieu et place du bossage de 121 précédemment décrit un creux 222' puis un bossage 221' situés à une extrémité de la demi bague d'accostage 202 ', et qui s'étendent sur toute la demi circonférence de la demi bague sur la face interne de ladite demi bague. Ainsi, lors de la mise en place de la demi bague d'accostage sur le soufflet 300, le creux 222' et la basse 221' présentent une forme complémentaire d'une onde complète 302 du soufflet 300 de manière à être reau par la première onde 302 proche de l'extrémité 301 du soufflet 300, comma dans le cas précédent. De la même manière, de ce fait, la bague est parfaitement positionnée par rapport à cette extrémité 301 du soufflet 300. La description d'un dispositif d'accouplement selon l' invention a été faite dans le cadre d'une ligne d'échappement pour véhicule automobile. Cependant, on peut imaginer qu'un tel dispositif d'accouplement souple selon l' invention peut être utilisé dans tout domaine nécessitant de raccorder entre-eux des éléments aptes à transporter des fluides sous pression et susceptible d'être soumis à des vibrations. On peut imaginer que ce dispositif d'accouplement souple peut être utilisé dans l'industrie chimique ou pétrolifère, ou encore dans l'industrie nucléaire, ou encore dans toute autre industrie nécessitant le transport de fluides sous pression et susceptible d'être soumis à vibrations. Bien entendu, on pourra apporter à la présente invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. 14 2839135 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement souple (10) entre deux éléments (1, 2), aptes à transporter des fluides sous pression, comportant au moins un soufflet (300) apte à être placé entre les deux éléments de manière à transporter les fluides sous pression et lié à l'un des deux éléments par une première extrémité (301), caractérisé en ce que le dispositif d'accouplement souple (10) comporte en outre une première bague interne (150;l60;170) et une deuxième bague externe (100;110;120), les bagues étant aptes à serrer par pincement, lors d'un assemblage, une deuxième extrémité libre (302,304) du soufflet et à réaliser des moyens de liaison du premier élément (1) au deuxième élément (2). 2. Dispositif d'accouplement souple selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bagues interne et externe se clipsent lune avec l'autre lors de l'assemblage, en emprisonnant l'extrémité libre du soufflet. 3. Dispositif d'accouplement souple selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bague interne présente une face (152j162) ayant une forme complémentaire d'une face (102;ll2) de la bague externe, les dites faces étant aptes à coopérer l'une avec l'autre - pour réaliser le serrage par pincement. 4. Dispositif d'accouplement souple selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le serrage par pincement s'effectue sur une partie d'une onde d'extrémité (303) de l'extrémité (304) du soufflet. 5. Dispositif d'accouplement souple selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que au moins l'une parmi les bagues interne et externe comprend un manchon (121j174) s'étendant parallèlement à un axe principal de révolution du soufflet en regard des ondes (302) dudit soufflet. 6.Dispositif d'accouplement souple selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que au moins lO l'une parmi les bagues interne et externe est creuse (110j120j160j170). 7. Dispositif d'accouplement souple selon l'une de revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le soufflet comprend, à son extrémité libre, un prolongement (304) apte à s'étendre en saillie, une fois l'assemblage effectué, des moyens de liaisons réalisés par les bagues interne et externe, de manière à former des moyens d'étanchéité secondaire, notamment un joint dit " cabosse ". 8. Dispositif d'accouplement souple selon la revendication 7, caractérisé ce que le prolongement est venu de matière avec une paroi du soufflet. 9. Dispositif d'accouplement souple selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de liaison réalisés par des bagues interne et externe sont un collet ou une bride. 10. Elément apte à transporter des fluides sous pression, caractérisé ce qu'il comporte au moins un dispositif d'accouplement souple selon l'une