Brevet FR2906864A1 — publié le 20080411

La présente invention concerne un système de serrage pour le raccordement étanche de deux tubes dont les extrémités en regard présentent des surfaces d'appui faisant saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique desdits tubes. Le système comprend un collier et une rondelle, le collier comprenant une bande apte à coopérer avec lesdites surfaces d'appui par sa périphérie intérieure qui délimite un renfoncement et des moyens pour serrer ladite bande, la rondelle comprenant une portion d'étanchéité apte à être disposée entre des surfaces d'étanchéité appartenant respectivement à chacun des deux tubes. Un système de serrage de ce type est connu par la demande de brevet PCT WO 03/048624. La section de la bande du collier est par exemple en forme de V ou de U, de façon que les ailes formées par cette section prennent respectivement appui sur la surface d'appui de chacune des extrémités des tubes. Ainsi, le serrage du collier tend à maintenir les tubes l'un contre l'autre. La section de forme de V ou de U présente l'avantage de provoquer un rapprochement des tubes l'un contre l'autre, lors du serrage du collier. Les moyens pour serrer la bande du collier comprennent par exemple un système de vis, du type décrit dans les demandes PCT WO 03/048624 ou WO 2005/057071. La rondelle sert à assurer une liaison étanche entre les deux tubes lorsque, sa portion d'étanchéité étant disposée entre les surfaces d'étanchéité des tubes, le collier est serré. Le système connu par la demande PCT WO 03/048624 donne satisfaction, en particulier parce qu'il est aisé à manipuler dans la mesure où la rondelle est solidarisée avec le collier, de sorte que ces deux pièces peuvent être manipulées comme un tout. Les tubes assemblés à l'aide du système de serrage selon l'invention servent au convoyage d'un fluide, en particulier les gaz d'échappement d'un moteur thermique. Du fait de la formation des surfaces d'appui aux extrémités en regard des deux tubes, la surface interne de ces derniers présente souvent des irrégularités dans cette région. En particulier, les surfaces d'appui faisant saillie radialement, elles peuvent être obtenues par des déformations radiales des tubes, se 2906864 2 traduisant, sur la périphérie interne d'au moins l'un d'entre eux, par la présence d'une gorge en creux. En effet, par exemple, la surface d'appui du premier tube est formée par un évasé à l'extrémité libre dudit tube, tandis que le deuxième 5 tube présente, disposés successivement en allant vers son extrémité libre, un évasé formant la surface d'appui de ce deuxième tube et un rétreint qui, avec ledit évasé, forme une gorge sur la périphérie interne de ce deuxième tube. La présence de telles irrégularités, en particulier d'une telle gorge 10 en creux, ménage une zone d'écoulement non laminaire pour le fluide convoyé dans les tubes. Il en résulte des turbulences locales, qui perturbent l'écoulement et peuvent être à l'origine de bruits ou de vibrations. L'invention vise améliorer cette situation. 15 Ce but est atteint grâce au fait que la rondelle comprend, en outre, un retour cylindrique interne qui s'étend axialement en étant relié au bord interne de ladite portion d'étanchéité. Ainsi, selon l'invention, on met à profit la présence de la rondelle pour améliorer la régularité de la surface interne des tubes, dans la région 20 de leurs extrémités assemblées. En particulier, le retour cylindrique interne peut permettre de sensiblement couvrir la gorge en creux précitée pour éviter ou limiter la tendance du fluide à pénétrer dans cette gorge en y provoquant des turbulences. Le retour cylindrique interne s'étend à partir du bord interne de la rondelle qui est bien entendue choisie pour que ses 25 dimensions conviennent à celles de l'assemblage, ce qui est en particulier le cas lorsque ce bord interne est situé sur sensiblement le même diamètre que la surface interne des tubes (plus précisément, sur un diamètre très légèrement inférieur à celui de cette surface interne, la différence entre les deux diamètres correspondant à l'épaisseur du retour 30 cylindrique). Le fait que le retour cylindrique interne soit solidaire de la rondelle permet d'améliorer l'écoulement du fluide dans les tubes, sans avoir à modifier la conformation de ces derniers ni à y fixer une autre pièce que la rondelle et le collier de serrage. 2906864 3 Avantageusement, la portion d'étanchéité est de forme générale tronconique et le retour cylindrique forme, en section axiale, un angle aigu avec ladite portion d'étanchéité. Ainsi, la forme générale de la rondelle est simple, de sorte que sa 5 fabrication n'est pas significativement compliquée par la présence du retour cylindrique. Avantageusement, la rondelle est apte à être solidarisée avec au moins l'un des éléments constitués par la bande du collier et par l'un des tubes. Ceci peut être dû à la forme de la rondelle, qui lui permet de 10 s'emboîter à l'extrémité de l'un des tubes et/ou par un aménagement de cette rondelle tel que des pattes de fixation. Ceci permet un montage aisé de l'ensemble constitué par le collier et la rondelle, sur les tubes. Par exemple, la rondelle peut être solidaire du collier et donc être correctement mise en place par rapport aux tubes, du 15 simple fait du positionnement du collier sur les tubes. Dans ce cas, le positionnement du retour cylindrique par rapport aux tubes ne nécessite aucune autre opération que le positionnement du collier, qui porte la rondelle. On peut aussi choisir de solidariser la rondelle avec l'un des tubes, de rapprocher ensuite l'autre tube de celui-ci, et de mettre en place 20 le collier. Dans ce cas, le positionnement du retour cylindrique par rapport aux tubes ne nécessite aucune autre opération que le positionnement de la rondelle. Avantageusement, la rondelle présente des pattes qui s'étendent à partir du bord externe de la portion d'étanchéité. 25 Selon leur longueur et leur forme, ces pattes peuvent servir au centrage de la rondelle par rapport à l'un des tubes et/ou à sa fixation par rapport à la bande du collier. Ainsi, avantageusement, ces pattes comprennent des pattes de centrage, qui sont aptes à coopérer avec le sommet de l'évasé de l'un des deux tubes et/ou des pattes de fixation, qui 30 sont aptes à coopérer avec la bande du collier pour retenir la rondelle par rapport à cette bande. L'invention concerne également un assemblage de tubes comprenant un premier et un deuxième tube dont les extrémités en regard présentent des surfaces d'appui faisant saillie par rapport à la 35 surface extérieure cylindrique desdits tubes et un système de serrage comprenant un collier et une rondelle, la surface d'appui du premier tube 2906864 4 étant formée par un évasé à l'extrémité libre dudit tube, tandis que le deuxième tube présente, disposés successivement en allant vers son extrémité libre, un évasé formant la surface d'appui de ce deuxième tube et un rétreint qui, avec ledit évasé, forme une gorge sur la surface interne 5 du deuxième tube, la rondelle comprenant une portion d'étanchéité qui est disposée entre des surfaces d'étanchéité des tubes respectivement formées par la périphérie interne de l'évasé du premier tube et par la périphérie externe du rétreint du deuxième tube qui est engagé dans l'évasé du premier tube. 10 Selon l'invention, la rondelle comprend, en outre, un retour cylindrique interne qui s'étend axialement en étant relié au bord interne de ladite portion d'étanchéité et qui couvre au moins sensiblement ladite gorge. Avantageusement, l'assemblage comporte des moyens de 15 solidarisation de la rondelle avec l'un des éléments constitués par la bande du collier et par l'un des tubes. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. 20 La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un assemblage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en élévation d'un système de serrage conforme à l'invention; 25 - la figure 3 est un agrandissement de la figure 1, dans la région de la liaison entre les tubes ; - la figure 4 est une vue en perspective de la rondelle ; - la figure 5 est une vue en coupe axiale de la rondelle, selon la ligne V-V de la figure 6 ; 30 - la figure 6 est une vue en bout de rondelle ; - la figure 7 est un agrandissement du détail VII de la figure 5 ; - la figure 8 correspond à la vue de la figure 3, avec une rondelle réalisée selon une variante de réalisation ; - la figure 9 est une vue en perspective de la rondelle selon la 35 variante ; et 2906864 - les figures 10 et 11 correspondent respectivement aux figures 8 et 9, pour une rondelle selon une autre variante. Le système de serrage comprend un collier 10, globalement du même type que celui que décrivent les demandes de brevet EP 0 305 232, 5 WO 03/048624 et WO 2005/057071. Comme on le voit notamment sur les figures 1 à 3, ce collier comporte une bande 12, dont la périphérie intérieure délimite un renfoncement 14 dans lequel des surfaces d'appui, respectivement 16 et 18 appartenant aux extrémités de deux tubes, respectivement 20 et 22, peuvent être insérées. Ce renfoncement et ces 10 surfaces d'appui ont des formes telles que le serrage de la bande du collier contraint les extrémités des tubes à se rapprocher l'un de l'autre. Ainsi, la bande 12 a une surface intérieure sensiblement biconique, c'est-à-dire qu'elle présente en section avantageusement une forme en V, tandis que les surfaces d'appui ont un diamètre qui augmente 15 graduellement vers les extrémités libres des tubes et sont par exemple de forme tronconique. Plus précisément, la surface d'appui 16 du premier tube 20 est formée par un évasé situé à l'extrémité libre de ce tube, tandis que le deuxième tube 22 présente un évasé 18 qui forme sa surface d'appui et 20 un rétreint 19, qui est disposé à la suite de l'évasé dans le sens allant vers l'extrémité libre de ce deuxième tube. Ainsi, considérés ensemble, l'évasé 18 et le rétreint 19 forment une gorge 24 sur la surface interne du deuxième tube. L'épaisseur de la paroi du tube 22 est sensiblement constante, même dans la région de la gorge. En l'espèce, cette dernière a 25 une section sensiblement en V. La liaison entre les tubes est de type mâle/femelle, le rétreint 19 venant s'insérer dans l'évasé 16. Dans cette situation, la gorge 24 du deuxième tube est ouverte sur l'intérieur des tubes assemblés. Les tubes présentent une symétrie de révolution autour de leur axe 30 commun A. De même, la bande du collier (mis à part dans la région des pattes 12A et 12B qui seront décrites dans la suite), ainsi que la rondelle, présentent une symétrie de révolution autour de l'axe A. Généralement, les tubes, le collier et la rondelle, sont réalisés en métal. Le collier présente des moyens de serrage. En l'espèce, la bande 12 35 de ce collier présente des extrémités, respectivement 12A et 12B, qui sont redressées sensiblement radialement de manière à former des pattes 2906864 6 d'appui. Ces pattes sont percées de manière à permettre le passage de la tige d'une vis 26 à travers elles. La tête 26B de la vis est retenue par rapport à l'une des pattes d'appui, en l'espèce la patte 12B, tandis que le filetage de la tige de la vis coopère avec un écrou 27 qui est solidaire de la patte d'appui 12A. Ainsi, c'est par l'entraînement en rotation de la tête de la vis que le collier est serré. La tige de la vis présente, entre les deux pattes d'appui, un bourrelet 26C qui permet l'ouverture de la bande du collier lors d'un 10 dévissage de la vis, comme dans WO 2005/057071. Bien entendu, tout type de moyens de serrage de la bande du collier peut être envisagé, en particulier comme décrit dans l'une quelconque des demandes de brevet antérieures précitées. Le système de serrage comprend également une rondelle 28 qui 15 comporte une portion d'étanchéité 30, disposée entre les surfaces en regard des deux tubes. Cette portion d'étanchéité présente une forme générale tronconique, adaptée à celle de ces surfaces en regard, qui sont respectivement la surface externe du rétreint 19 et la surface externe de l'évasé 16. Ces surfaces constituent les surfaces d'étanchéité des tubes, 20 avec lesquelles la portion d'étanchéité 30 de la rondelle coopère par ses deux faces opposées. On voit, en particulier sur la figure 7, que la portion d'étanchéité présente un relief annulaire local 30A qui forme au moins un relief annulaire en saillie sur l'une des faces de ladite portion d'étanchéité. En 25 l'espèce, le relief 30A présente deux vagues annulaires successives, respectivement en saillie sur chacune des deux faces. Ainsi, en section axiale, le relief 30A a globalement une forme en z. Lors du serrage du collier, le relief 30A se comporte comme un jonc d'étanchéité, qui se déforme par un écrasement de ses reliefs en saillie, 30 pour entrer en contact intime avec les surfaces d'étanchéité des tubes. En se reportant en particulier aux figures 1 et 3 à 7, ont voit que la rondelle 28 comprend un retour cylindrique interne 32, qui s'étend axialement en étant relié au bord interne 30' (proche de l'axe A) de la portion d'étanchéité 30 de cette rondelle. 2906864 7 Sur les figures 1 et 3, on constate que ce retour 32 couvre la gorge 24, de sorte que la gorge ainsi recouverte forme un espace annulaire ayant une section axiale fermée, sensiblement en triangle. En l'espèce, le retour cylindrique 32 s'étend axialement sur une 5 longueur L, supérieure à la longueur Lg de la gorge et l'extrémité libre 32A de ce retour est disposée contre la périphérie interne 22A du deuxième tube. Dans ce qui précède, la longueur Lg de la gorge est mesurée entre les deux bords de cette gorge situés dans l'enveloppe cylindrique de la surface cylindrique interne courante du tube 22A. 10 Comme indiqué précédemment, la portion d'étanchéité 30 de la rondelle 28 est de forme générale tronconique. On voit que le retour cylindrique 32 forme, en section axiale, un angle aigu a avec cette portion d'étanchéité. Ainsi, le retour et la portion d'étanchéité se trouvent en recouvrement axial l'un par rapport à l'autre. La valeur de l'angle a 15 correspond à l'inclinaison des surfaces d'appui des tubes et est généralement comprise entre 35 et 55 , par exemple de l'ordre de 45 . Le bord externe 30" (éloigné de l'axe A) de la portion d'étanchéité, qui forme également le bord externe de la rondelle 28 dans son ensemble, est relevé par rapport à la partie courante de ladite portion, qui est 20 tronconique. Ainsi, ce bord relevé peut favoriser le positionnement correct de la rondelle 28 par rapport au tube 20, l'extrémité libre de l'évasé 16 pouvant venir en butée contre ce bord relevé. En l'espèce, ce bord relevé est sensiblement perpendiculaire à l'axe A. On décrit maintenant les figures 8 et 9, qui illustrent une variante 25 pour la rondelle du système de serrage selon l'invention. Sur ces figures, on a conservé les mêmes références numériques que sur les figures précédentes, pour les éléments inchangés. La rondelle 128 se distingue de la rondelle 28 des figures précédentes par le fait qu'elle présente un ensemble de pattes, qui 30 s'étendent à partir du bord externe 30" de sa portion d'étanchéité 30. Ces pattes sont déformables et on les voit dans leur état initial, non déformé, sur la figure 9, qui montre la rondelle avant sa mise en place dans le collier. On distingue deux séries de pattes, à savoir des pattes courtes 34 35 qui, à l'état non déformé, sont sensiblement rectilignes, et des pattes plus longues 36, dont les extrémités 36A sont recourbées en crochets. Les 2906864 8 pattes plus longues sont des pattes de fixation qui, comme on le comprend au vu de la figure 8, sont aptes coopérer avec la bande du collier, pour retenir la rondelle 128 par rapport à cette bande. On constate en effet que les extrémités en crochet 36A des pattes 36 s'accrochent sur 5 le bord de l'une des ailes du collier. En l'espèce, les pattes 36 s'étendent à partir du bord 30" dans un sens sensiblement opposé au sens dans lequel s'étend le retour 32 à partir du bord 30'. Ces pattes s'accrochent donc sur celle des ailes de la bande 12 du collier qui coopère avec la surface d'appui 16 du tube 20. Les pattes 10 36 se déforment lors du serrage du collier. Les pattes 34, qui sont plus courtes que les pattes 36 s'étendent, à partir du bord externe 30", dans le même sens que le sens dans lequel s'étend le retour 32 à partir du bord 30'. Par exemple, elles sont initialement sensiblement dans le prolongement de la portion tronconique 15 d'étanchéité. De manière générale, en section axiale, la direction d'une patte 34 est avantageusement dans une plage comprise entre la direction axiale et le prolongement de la portion tronconique. Comme on le comprend en considérant la figure 8, les pattes 34 se déforment lors de la mise en place du collier, puis de son serrage, de manière à coopérer avec 20 le sommet de l'évasé 18 du tube 22. Ces pattes servent au centrage de la rondelle par rapport à ce tube. Elles pourraient être aussi longues que les pattes 36, mais ceci n'est pas nécessaire car il suffit que leur longueur leur permette de venir coiffer le sommet de l'évasé 18. Sur la figure 8, une patte 34 située dans le plan de coupe est 25 représentée en traits mixtes interrompus dans son état initial et en trait plein dans son état plié, dû au fait qu'elle est coiffée par le collier en cours de serrage. Les pattes 34 sont de préférence en nombre relativement important pour leur permettre d'assurer un centrage efficace. En pratique, leur 30 nombre est avantageusement compris entre 10 et 20, par exemple de 15. Les pattes 36 peuvent être moins nombreuses, comme c'est le cas dans l'exemple représenté. Elles sont toutefois avantageusement disposées à intervalles angulaires réguliers. Par exemple, trois pattes 36, espacées de 120 , sont prévues. 35 Les figures 10 et 11 montrent une autre variante pour la rondelle, qui permet également sa fixation au collier et son centrage sur l'un des 2906864 9 tubes. En fait, la seule différence entre cette rondelle 128' et celle des figures 8 et 9, réside dans le sens des pattes de centrage 34'. On voit en effet que ces pattes 34' s'étendent cette fois, à partir du bord 30" de la portion d'étanchéité, dans le même sens que les pattes 36. De ce fait, 5 comme on le constate sur la figure 10, ces pattes centrent la rondelle sur le sommet de l'évasé 16 du tube 20 (qui est également son bord libre), et non plus sur celui de l'évasé 18 du tube 22. Sur la figure 9, la patte 34 située dans le plan de coupe est représentée dans son état plié, dû à la présence du collier en cours de 10 serrage, tandis qu'une patte 36, non située dans le plan de coupe, est indiquée en traits mixtes interrompus. De manière générale, grâce à la forme particulière que lui confèrent sa portion d'étanchéité tronconique et son retour cylindrique, la rondelle 28, 128 ou 128' peut être emboîtée sur l'extrémité libre du tube 22 et être 15 portée par cette extrémité jusqu'à la jonction des deux tubes et la mise en' place et le serrage du collier. Grâce aux rondelles 128 ou 128', le collier dans son ensemble peut même être initialement embarqué sur le tube 20, la bande du collier étant retenue par rapport à la rondelle par les pattes de fixation 36. 20 La présence des pattes de centrage des rondelles 128 et 128' permet d'assurer un centrage correct de la rondelle lors du serrage du collier. REVENDICATIONS 1. Système de serrage pour le raccordement étanche de deux tubes (20, 22) dont les extrémités en regard présentent des surfaces d'appui (16, 18) faisant saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique desdits tubes, le système comprenant un collier (10) et une rondelle (28, 128, 128'), le collier comprenant une bande (12) apte à coopérer avec lesdites surfaces d'appui par sa périphérie intérieure qui délimite un renfoncement et des moyens (12A, 12B, 24) pour serrer ladite bande, la rondelle (28, 128, 128') comprenant une portion d'étanchéité (30) apte à être disposée entre des surfaces d'étanchéité appartenant respectivement à chacun des deux tubes, caractérisé en ce que la rondelle comprend, en outre, un retour cylindrique interne (32) qui s'étend axialement en étant relié au bord 15 interne (30') de ladite portion d'étanchéité (30). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion d'étanchéité (30) est de forme générale tronconique et en ce que le retour cylindrique (32) forme, en section axiale, un angle aigu (a) avec ladite portion d'étanchéité. 20 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la rondelle (28, 128, 128') est apte à être solidarisée avec au moins l'un des éléments constitués par la bande (12) du collier et par l'un des tubes (20, 22). 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que la rondelle (128, 128') présente des pattes (34, 34', 36) qui s'étendent à partir du bord externe (30") de la portion d'étanchéité (30). 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pattes comprennent des pattes de fixation déformables (36), aptes à coopérer 30 avec la bande (12) du collier pour retenir ladite rondelle par rapport à cette bande. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pattes de fixation (36) s'étendent, à partir du bord externe (30") de la portion d'étanchéité (30), dans un sens sensiblement opposé au sens dans lequel 35 s'étend le retour cylindrique interne (32). 2906864 Il 7. Assemblage de tubes comprenant un premier et un deuxième tube (20, 22) dont les extrémités en regard présentent des surfaces d'appui (16, 18) faisant saillie par rapport à la surface extérieure cylindrique desdits tubes et un système de serrage comprenant un collier (10) et une 5 rondelle (28, 128, 128'), la surface d'appui (16) du premier tube (20) étant formée par un évasé à l'extrémité libre dudit tube, tandis que le deuxième tube (22) présente, disposés successivement en allant vers son extrémité libre, un évasé (18) formant la surface d'appui de ce deuxième tube et un rétreint (19) qui, avec ledit évasé, forme une gorge (24) sur la 10 surface interne du deuxième tube, la rondelle (28, 128, 128') comprenant une portion d'étanchéité (30) qui est disposée entre des surfaces d'étanchéité des tubes respectivement formées par la périphérie interne de l'évasé du premier tube et par la périphérie externe du rétreint du deuxième tube qui est engagé dans l'évasé du premier tube, caractérisé en ce que la rondelle (28, 128, 128') comprend, en outre, un retour cylindrique interne (32) qui s'étend axialement en étant relié au bord interne (30') de ladite portion d'étanchéité (30) et qui couvre au moins sensiblement ladite gorge (24). 8. Assemblage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le retour cylindrique interne (32) s'étend sur une longueur (L) supérieure à celle (Lg) de la gorge (24) et présente une extrémité libre (32A) disposée contre la périphérie interne (22A) du deuxième tube (22). 9. Assemblage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la rondelle (28, 128, 128') est solidarisée avec au moins l'un des éléments constitués par la bande (12) du collier et par l'un des tubes (20, 22). 10. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la rondelle (128, 128') présente des pattes (34, 34', 36) qui s'étendent à partir du bord externe (30") de la portion d'étanchéité (30). 11. Assemblage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pattes comprennent des pattes de centrage (34, 34'), qui coopèrent avec le sommet de l'évasé (18) de l'un des deux tubes. 12. Assemblage selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que la rondelle (128, 128') présente des pattes de fixation déformables (36), qui coopèrent avec la bande (12) du collier pour retenir ladite rondelle par rapport à cette bande.