Brevet FR2939491A1 — publié le 20100611

Dispositif de raccordement d'une canalisation principale et d'une canalisation de dérivation dans un circuit hydraulique haute pression, circuit hydraulique associé L'invention a pour domaine celui des dispositifs de raccordement d'une canalisation principale et d'une canalisation de dérivation dans un circuit hydraulique haute pression. Selon l'art antérieur, représenté à la figure 1, le raccordement d'une canalisation de dérivation fléxible 8 à une canalisation principale rigide 6 est réalisé par un piquage. Celui-ci consiste à pratiquer, dans la canalisation principale, un orifice latéral 102, à insérer l'extrémité d'un tube de raccord 104 dans l'orifice, et à fixer, par soudure, le tube de raccord sur la paroi extérieure de la canalisation principale 6. Sur l'exemple de la figure 1, le tube de raccord 104 est représenté coudé à 90° de manière à autoriser le raccordement d'une canalisation de dérivation 8 s'étendant parallèlement à la canalisation principale 6. Le raccordement de l'extrémité libre de la canalisation de dérivation 8 au tube de raccord 104 se fait par l'intermédiaire d'un adaptateur 10. Plus précisément, l'extrémité libre du tube de raccord 104 est conformée en collerette et est munie d'un écrou flottant 106 apte à être vissé sur l'adaptateur 10. Lors du raccordement, la collerette est appliquée contre une face radiale d'extrémité de l'adaptateur, en comprimant un joint d'étanchéité torique. Dans un circuit hydraulique fonctionnant à haute pression, les diamètres intérieurs de la canalisation principale, du tube de raccord et de la canalisation de dérivation doivent être sensiblement égaux pour limiter les pertes de charge. De plus, le ratio entre le diamètre interne et le diamètre externe d'un de ces tubes est typiquement de 9/12, le diamètre interne étant relativement important par rapport au diamètre externe du tube considéré. En conséquence, l'orifice latéral à pratiquer sur la canalisation principale est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la canalisation principale elle-même. Or, il est techniquement difficile de percer un tel orifice latéral sur la paroi extérieure cylindrique de la canalisation principale. De plus, dans les dispositifs hydrauliques fonctionnant à haute pression, les normes en vigueur imposent un niveau de propreté élevé. Il faut éviter la présence de poussière, de copeaux ou de bavures sur les différentes pièces après leur usinage, afin de ne pas géner le fonctionnement ou entraîner un veillissement accéléré du système hydraulique. Or, un tel orifice latéral, justement à cause de sa forme, est difficile à ébavurer. En conséquence, il est difficile de réaliser un piquage qui respecte les normes. Toujours à cause de la forme de l'orifice qui correspond à l'intersection de deux cylindres de diamètres sensiblement égaux, la soudure à réaliser pour fixer le tube de raccord sur la canalisation principale a une géométrie complexe. La soudure doit être réalisée manuellement ne pouvant l'être automatiquement. Il s'en suit que la qualité de la soudure est difficilement reproductible. En conséquence, la rentabilité d'une ligne de production en série est réduite, ce qui augmente les coûts de fabrication d'un équipement comportant de tels piquages. Enfin, le raccordement de la canalisation de dérivation sur l'extrémité libre de tube de raccord génère des forces qui peuvent avoir un couple important au niveau de la jonction du tube de raccord avec la canalisation principale, à cause de l'effet de bras de levier. En sollicitant la soudure, il y a un risque de rompre la jonction ou tout au moins l'étanchéité de la jonction entre le tube de raccord et la canalisation principale. On notera également que les moyens de fixation de l'extrémité libre du tube de raccord à l'adaptateur sont complexes et coûteux à réaliser. L'invention a donc pour but de pallier les problèmes précités. A cet effet, l'invention a pour objet un manchon pour le raccordement d'une canalisation de dérivation sur une canalisation principale dans un circuit hydraulique fonctionnant à haute pression, lequel comporte un corps comportant un conduit principal et un conduit de dérivation, le conduit principal comportant des première et seconde portions d'extrémité débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon, les première et seconde portions d'extrémité du conduit principal étant adaptées pour recevoir, par emboîtement, l'extrémité de chacun des segments de la canalisation principale entre lesquels est placé le manchon, le conduit de dérivation s'étendant depuis une portion centrale du conduit principal et débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon au niveau d'un orifice dont le contour est muni de moyens d'adaptation aptes à coopérer avec des moyens d'adaptation conjugués dont est munie l'extrémité de la canalisation de dérivation. Suivant des modes particuliers de réalisation, le manchon comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - les moyens d'adaptation comportent un filet pour le raccordement, par vissage, des moyens d'adaptation conjugués de l'extrémité de la canalisation de dérivation ; - les segments de la canalisation principale, dont les extrémités sont reçues, par emboîtement, dans les portions d'extrémité du conduit principal du manchon, sont soudés sur la paroi extérieure du corps du manchon ; - les moyens d'adaptation comportent un filet ; - le corps du manchon présente une partie tubulaire au voisinage de l'extrémité du conduit de dérivation, et le filet est réalisé sur la surface extérieure de la partie tubulaire du corps du manchon ; - le corps du manchon présente un alésage cylindrique coaxiale au conduit de dérivation, au voisinage de sa portion d'extrémité débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon, et le filet est réalisé sur la paroi latérale de l'alésage ; - le fond de l'alésage forme un siège pour un joint d'étanchéité apte à assurer l'étanchéité du raccordement du manchon avec l'extrémité de la canalisation de dérivation lors du vissage ; - l'alésage comporte une gorge de dégagement au niveau de l'arête circulaire entre la paroi latérale et la paroi de fond de l'alésage, le filet débouchant dans la gorge ; - le corps du manchon est inscrit dans un cylindre dont la courbe de base est un cercle ou un polygone ; - les portions d'extrémité du conduit principal débouchent respectivement sur des méplats ménagés sur la paroi extérieure du corps du manchon ; - les méplats sur lesquels débouchent les portions d'extrémité du conduit principal sont parallèles entre eux ; - les portions d'extrémité du conduit principal forment des chambrages par rapport à la portion centrale du conduit principal, un épaulement situé entre une portion d'extrémité et la portion centrale formant une butée pour l'appui de l'extrémité d'un segment de la canalisation principal logé par emboîtement dans la portion d'extrémité considérée ; - les conduits principal et de dérivation sont orthogonaux entre eux ; - le manchon comporte, sur sa paroi extérieure, des moyens de fixation aptes à coopérer avec des moyens de fixation conjugués portés par un autre manchon de manière à solidariser ces deux manchons entre eux ; L'invention a également pour objet un circuit hydraulique comportant une canalisation principale et une canalisation de dérivation, raccordée à la canalisation principale par un moyen de raccordement qui est un manchon tel que celui présenté ci-dessus, disposé entre deux segments successifs de la canalisation principale, une extrémité de la canalisation de dérivation étant raccordée à des moyens d'adaptation prévus sur le manchon. Suivant des modes particuliers de réalisation, le circuit hydraulique comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément et suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le diamètre d'une portion centrale du conduit principal et celui du conduit de dérivation sont sensiblement égaux aux diamètres intérieurs de la canalisation principale et de la canalisation de dérivation ; - la canalisation principale est rigide et la canalisation de dérivation est flexible. - l'extrémité de la canalisation de dérivation porte un adaptateur comportant des moyens d'adaptation conjugués aptes à coopérer avec les moyens d'adaptation prévus sur le manchon ; - chacune des faces radiales d'extrémité de l'adaptateur porte un joint d'étanchéité ; - l'adaptateur comporte des moyens de blocage facilitant la prise de l'adaptateur lors du raccordement de la canalisation de dérivation avec l'adaptateur et/ou lors du raccordement de l'adaptateur avec le manchon. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annéxes sur lesquels : - la figure 1 est une coupe, dans un plan passant par l'axe d'une canalisation principale et d'un tube de raccord, d'un circuit hydraulique selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en perspective de deux segments d'une canalisation principale raccordés par un manchon portant un adaptateur pour le raccordement à une canalisation de dérivation ; et, - la figure 3 est une coupe suivant le plan III - III de la figure 2, l'adaptateur étant ici raccordé à une canalisation de dérivation. Les figures 2 et 3 représentent un manchon 1 pour le raccordement hydraulique d'une canalisation de dérivation sur une canalisation principale. Le manchon 1 est positionné entre deux segments successifs 3 et 5 de la canalisation principale 6. Le manchon 1 est raccordé à la canalisation de dérivation 8 (figure 3) par l'intermédiaire d'un adaptateur 10. De préférence, la canalisation principale 6 est rigide. Elle est par exemple constituée de tubes métalliques. On notera que le montage du manchon nécessite de découper le tube formant la canalisation principale en deux segments. Mais cette découpe est facile à réaliser puisqu'elle est effectuée transversalement à l'axe du tube métallique constituant la canalisation principale. Les extrémités de chaque segment sont facilement ébavurées et d'une bonne qualité. De préférence, la canalisation de dérivation 8 est flexible. Elle est par exemple réalisée en une matière plastique renforcée par une armature métallique. Son extrémité de raccordement au manchon 1 est équipée d'un écrou flottant 11. Le manchon 1 comporte un corps 15 qui est inscrit dans un cylindre tronqué. Pour mémoire, au sens mathématique, un cylindre est obtenu par le déplacement d'une droite parallèlement à elle-même le long d'une courbe de base fermée. Ainsi le corps 15 du manchon 1 est un cylindre pouvant avoir pour courbe de base un cercle ou un polygone, tel qu'un carré (comme cela est représenté sur les figures), ou un hexagone régulier. En se référant plus particulièrement à la figure 3, le manchon 1 comporte intérieurement un conduit principal 16, permettant la connexion hydraulique entre le premier segment 3 et le second segment 5 de la canalisation principale 6, et un conduit de dérivation 18, permettant la connexion hydraulique entre le conduit principal 16 et la canalisation de dérivation 8, via l'adaptateur 10. Le conduit principal 16 comporte une première portion d'extrémité d'entrée-sortie 20, une portion centrale 22, et une seconde portion d'extrémité d'entrée-sortie 24. Ces différentes portions sont cylindriques et coaxiales entre elles. Les première et seconde portions d'extrémité 20 et 24 débouchent sur la paroi extérieure 25 du corps 15. De préférence, les première et seconde portions d'extrémité 20 et 24 débouchent sur des méplats de la paroi extérieure 25. Dans le mode de réalisation décrit, les première et seconde portions d'extrémité 20 et 24 débouchent sur des faces 33 et 35 opposées et parallèles entre elles du corps 15 parallélépipédique, de sorte que le conduit 16 débouche à l'extérieur du manchon 1 par des orifices circulaires. Dans le mode de réalisation décrit, la portion centrale 22 du conduit principal 16 possède un diamètre D. Les première et seconde portions d'extrémité 20 et 24 forment des chambrages par rapport à la portion centrale 22. Le diamètre D' de chacun des chambrages est adapté pour que les portions d'extrémités 20 et 24 puisse recevoir, par emboîtement, les extrémités respectivement du premier segment 3 et du second segment 5 de la canalisation principale 6. L'épaulement 40 à la jonction entre la première portion d'extrémité 20 et la portion centrale 22 du conduit principale 16 forme une butée sur laquelle l'extrémité du premier segment 3 vient en appui lors de son insertion par emboîtement. Ceci permet de limiter la longueur sur laquelle s'enfonce le premier segment 3 à l'intérieur du manchon 1. De manière similaire, l'épaulement 44 à la jonction entre la seconde portion d'extrémité 24 et la portion centrale 22 du conduit principal 16 forme une butée sur laquelle l'extrémité du second segment 5 vient en appui, lors de son emboîtement à l'intérieur du manchon 1. La fixation définitive d'un segment de canalisation 3 ou 5 sur le manchon 1 est réalisée par une soudure. Un cordon de soudure est réalisé entre la paroi extérieure du segment de canalisation 3 ou 5 et la face extérieure 33 ou 35 du manchon 1. La face extérieure 33 ou 35 étant plane, des moyens automatiques de soudure peuvent être utilisés pour réaliser la fixation définitive d'un segment de canalisation sur le manchon. On notera que le diamètre D de la portion centrale 22 du conduit principal 16 est sensiblement égal au diamètre intérieur de la canalisation principale 6, limitant de ce fait les pertes de charge à la traversée du manchon 1. Le conduit de dérivation 18 s'étend depuis la portion centrale 22 du conduit principal 16 et débouche sur la paroi extérieure 25 du corps 15 parallélépipédique du manchon 1, au niveau de la face supérieure 48 de celui-ci. La face supérieure 48 est munie d'un alésage 50 cylindrique et coaxial au conduit de dérivation 18. L'alésage 50 constitue un chambrage pour le conduit de dérivation 18. L'alésage 50 comporte une paroi latérale 52 et un fond 54. L'arrête entre la paroi latérale 52 et le fond 54 est usinée de manière à ménager une gorge circulaire 56. La paroi latérale 52 est munie, par taraudage, d'un filet qui débouche dans la gorge circulaire 56. L'homme du métier constatera qu'en faisant déboucher le filet dans la gorge 56, on termine celui-ci proprement. En effet, cela permet de ne pas laisser de copeaux ou de bavures sur le manchon, ce qui permet de respecter les normes en vigueur relativement à l'utilisation souhaitée du manchon dans un circuit hydraulique fonctionnant à haute pression. Le diamètre intérieur du conduit de dérivation 18 est sensiblement égal au diamètre D de la portion centrale 22 du conduit principal 16. Le circuit hydraulique représenté sur la figure 3 comporte les premier et second segments 3 et 5 de la canalisation principale 6, le manchon 1 interposé entre les deux segments 3 et 5, la canalisation de dérivation 8 et un adaptateur 10. L'adaptateur 10 comporte une section d'extrémité 60, destinée à permettre le raccordement de l'adaptateur 10 au manchon 1, une section centrale 62 et une section d'extrémité 64, destinée à permettre le raccordement de l'adaptateur 10 à la canalisation de dérivation 8. L'adaptateur 10 comporte un passage central tubulaire 65, s'étendant entre des faces radiales d'extrémité 61 et 63 de l'adaptateur 10. Le diamètre du passage 65 est sensiblement égal au diamètre du conduit de dérivation 18 et au diamètre intérieur de la canalisation de dérivation 8. La section d'extrémité 60 de l'adaptateur 10 est de forme cylindrique et comporte un filet extérieur apte à coopérer avec le filet prévu sur la paroi latérale 52 de l'alésage 50 du manchon 1. La face radiale d'extrémité 61 de l'adaptateur 10 porte un joint d'étanchéité 66 destiné, lorsque l'adaptateur 10 est vissé dans l'alésage 50, à être comprimé contre le fond 54 de l'alésage 50 formant alors un siège pour le joint 66. Avantageusement, la section centrale 62 de l'adaptateur 10 est conformée de manière à présenter six pans, constituant des moyens de blocage facilitant la prise de l'adaptateur 10 lors de son raccordement au manchon 1 ou bien, alors que l'adaptateur 10 est déjà fixé sur le manchon 1, lors du raccordement de la canalisation de dérivation 8. Dans ce dernier cas, alors que l'opérateur applique un couple de vissage sur l'écrou 11, le fait de bloquer l'adaptateur 10 évite l'application d'un effort sur la canalisation principale 6, via le manchon 1. De manière similaire, en vissant l'écrou flottant 11 de la canalisation de dérivation 8 sur la section d'extrémité 64 filetée de l'adaptateur 10, l'opérateur raccorde l'adaptateur 10 à la canalisation de dérivation 8. La face radiale d'extrémité 63 de la section d'extrémité 64 de l'adaptateur 10 porte un autre joint d'étanchéité 68, qui est déformé par écrasement contre le fond de l'écrou 11 au moment du vissage de manière à amener l'étanchéité du raccord. Le manchon 1 porte, sur une première face latérale 73, des moyens de fixation et, sur une seconde face latérale 75, des moyens de fixation conjugués. Par exemple, le moyen de fixation est un tenon en forme de queue d'aronde et le moyen de fixation conjugué est une mortaise dont la forme est complémentaire de celle du tenon. De ce fait, un premier manchon peut être fixé à un second manchon en assemblant le tenon du premier manchon avec la mortaise du second manchon de manière à solidariser les premier et second manchons entre eux. En variante, les moyens d'adaptation du manchon, qui permettent le raccordement de la canalisation de dérivation, directement ou indirectement via un adaptateur rapporté, sont constitués par une partie du manchon ayant une forme cylindrique de révolution ou tubulaire. Cette partie tubulaire est telle qu'elle correspond à l'extrémité du conduit de dérivation. La paroi extérieure de cette partie tubulaire porte un filet apte à coopérer avec le filet d'un écrou flottant tel que l'écrou 11. Plus généralement, les moyens d'adaptation du manchon coopérant avec des moyens d'adaptation conjugués équipant l'extrémité de la canalisation de dérivation (ou l'adaptateur) peuvent prendre une autre forme qu'un filetage intérieur coopérant avec un filetage extérieur. En lieu et place d'un raccordement par vissage, on peut envisager un raccordement par soudure, un raccordement à baïonnette, un raccordement cône-cône, ou tout autre connectique connue de l'homme du métier pour réaliser cette fonction. En variante, alors que les conduits principal et de dérivation ont été décrits comme orthogonaux entre eux, d'autres géométries sont envisageables en fonction notamment de l'angle sous lequel la canalisation de dérivation approche la canalisation principale. Eventuellement, le conduit de dérivation peut présenter une succession de tronçons faisant des angles entre eux, de manière à déboucher sur la face extérieure du manchon selon une direction souhaitée. Bien évidemment, une telle variante de réalisation doit prendre en compte les éventuelles pertes de charge le long d'un conduit de dérivation courbé. Dans encore une autre variante, indépendante des précédentes, le conduit principal possède un diamètre constant d'une extrémité à l'autre. Il ne présente donc pas de chambrages. Son diamètre est adapté au diamètre extérieur des segments de la canalisation principale. Lors de la fixation des segments sur le manchon, pour éviter d'introduire trop en avant un segment dans le conduit principal, ce qui risquerait d'obturer l'entrée du conduit de dérivation, l'opérateur introduit d'abord une tige à travers le conduit de dérivation jusqu'à l'intérieur de la portion centrale du conduit principal. L'extrémité d'un segment de canalisation est ensuite insérée dans le conduit principal jusqu'à venir en buttée contre la tige. Une fois dans cette position de butée, le segment de canalisation principale est soudé sur la paroi extérieure du manchon. L'opérateur procède de la même manière pour fixer le second segment de canalisation au manchon. Puis, finalement, la tige est retirée hors du conduit de dérivation. L'homme du métier constatera que le manchon selon l'invention est une pièce relativement facile à réaliser. Que, en l'usinant, les exigences relatives à la propreté d'une pièce pour un circuit hydraulique à haute pression sont facilement respectées. Avantageusement, en faisant déboucher le conduit principal sur des méplats de la surface extérieure du manchon, la soudure à réaliser est circulaire et peut être réalisée par des automates. L'assemblage du manchon entre deux segments de la canalisation principale est également extrêmement robuste. Avantageusement, dans certaines applications mettant en oeuvre une canalisation principale de longueur importante comportant des portions cintrées, l'utilisation du manchon selon l'invention permet de subdiviser la canalisation principale en segments de plus petite longueur, qui sont plus facilement manipulables lors de l'opération de cintrage et lors du montage du circuit. Le manchon selon l'invention permet un fonctionnement à de hautes pressions entre 100 bars et 1000 bars, de préférence autour d'une pression de fonctionnement normal de 200 bars environ, tout en supportant avantageusement des surpressions de 750 bars environ. REVENDICATIONS1.- Manchon (1) pour le raccordement d'une canalisation de dérivation (8) sur une canalisation principale (6) dans un circuit hydraulique fonctionnant à haute pression, caractérisé en ce que le manchon comporte un corps (15) comportant un conduit principal (16) et un conduit de dérivation (18), le conduit principal comportant des première et seconde portions d'extrémité (20, 24) débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon, les première et seconde portions d'extrémité du conduit principal étant adaptées pour recevoir, par emboîtement, l'extrémité de chacun des segments (3, 5) de la canalisation principale entre lesquels est placé le manchon, le conduit de dérivation s'étendant depuis une portion centrale (22) du conduit principal et débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon au niveau d'un orifice dont le contour est muni de moyens d'adaptation (50) aptes à coopérer avec des moyens d'adaptation conjugués dont est munie l'extrémité de la canalisation de dérivation. 2.- Manchon selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation comportent un filet pour le raccordement par vissage des moyens d'adaptation conjugués de l'extrémité de la canalisation de dérivation. 3.- Manchon selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (15) du manchon présente un alésage cylindrique (50) coaxiale au conduit de dérivation (18) au voisinage de sa portion d'extrémité débouchant sur la paroi extérieure du corps du manchon, l'alésage (50) comportant une gorge de dégagement (56) au niveau de l'arête circulaire entre la paroi latérale (52) et la paroi de fond (54) de l'alésage, en ce que ledit filet est réalisé sur la paroi latérale (52) de l'alésage et débouche dans ladite gorge, et en ce que le fond (54) de l'alésage (50) forme un siège pour un joint d'étanchéité (66) apte à assurer l'étanchéité du raccordement du manchon (1) avec l'extrémité de la canalisation de dérivation (8) lors du vissage. 4.- Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (15) du manchon (1) est inscrit dans un cylindre dont la courbe de base est un cercle ou un polygone. 5.- Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les portions d'extrémité (20, 24) du conduit principal (16) débouchent respectivement sur des méplats ménagés (33, 35) sur la paroi extérieure du corps du manchon. 6.- Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et seconde portions d'extrémité (20, 24) du conduit principal (16) forment des chambrages par rapport à une portion centrale (22) du conduit principal, un épaulement (40, 44) situé entre une portion d'extrémité et la portion centrale formant une butée pour l'appui de l'extrémité d'un segment (3, 5) de la canalisation principale (6) logé par emboîtement dans la portion d'extrémité considérée du conduit principal. 7.- Manchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, sur sa paroi extérieure, des moyens de fixation aptes à coopérer avec des moyens de fixation conjugués portés par un autre manchon de manière à solidariser ces deux manchons entre eux. 8.- Circuit hydraulique comportant une canalisation principale (6) et une canalisation de dérivation (8) raccordée à la canalisation principale par un moyen de raccordement, caractérisé en ce que ledit moyen de raccordement est un manchon (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, le manchon étant disposé entre deux segments (3, 5) successifs de la canalisation principale, une extrémité de la canalisation de dérivation étant raccordée à des moyens d'adaptation (50) prévus sur le manchon. 9.- Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que les extrémités des segments (3, 5) de la canalisation principale (6) sont reçues, par emboîtement, dans des première et seconde portions d'extrémité (20, 24) duconduit principal (16) du manchon (1), et en ce que les segments (3, 5) sont soudés sur la paroi extérieure du corps (15) du manchon. 10.- Circuit selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que la canalisation principale (6) est rigide, et en ce que la canalisation de dérivation (8) est flexible. 11.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le diamètre d'une portion centrale (22) du conduit principal (16) et celui du conduit de dérivation (18) sont sensiblement égaux aux diamètres intérieurs de la canalisation principale (6) et de la canalisation de dérivation (8). 12.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité de la canalisation de dérivation (18) porte un adaptateur (10) comportant des moyens d'adaptation conjugués (60) aptes à coopérer avec les moyens d'adaptation (50) prévus sur le manchon (1).