Brevet FR2959793A1 — publié le 20111111

SYSTEME D'ACCOUPLEMENT ENTRE UN TUBE ET UN EMBOUT CYLINDRIQUE L'invention porte sur un système d'accouplement entre un tube et un embout cylindrique. Plus particulièrement, l'invention concerne un système d'accouplement permettant de solidariser une première extrémité d'une conduite d'alimentation avec un échangeur de type air/air et une deuxième extrémité de la conduite d'alimentation avec un répartiteur d'admission. Dans le contexte actuel illustré sur la figure 1, de l'air en provenance d'un turbocompresseur transite par un échangeur de type air/air 1 dont la fonction est de refroidir l'air le traversant, pour ensuite être véhiculé au moyen d'une conduite d'alimentation 2, vers un répartiteur d'admission 3. Le répartiteur d'admission ayant pour fonction de répartir l'air en provenance du turbocompresseur vers les différentes culasses que comporte un moteur. De façon conventionnelle, la conduite d'alimentation 2 est formée par une durite souple. Une première extrémité de la conduite d'alimentation 2 est emmanchée sur l'interface de sortie (formée par un embout cylindrique) de l'échangeur air/air 1 et une deuxième extrémité de la conduite d'alimentation 2 est emmanchée sur l'interface d'entrée (formée par un embout cylindrique) du répartiteur d'admission 3. Pour ce faire, la conduite d'alimentation 2 doit présenter une capacité de déformation lui permettant de recevoir, à chacune de ses extrémités, un embout cylindrique. A cette fin, la conduite d'alimentation 2 est en matière silicone. En fonctionnement, la conduite d'alimentation 2 est soumise à des sollicitations vibratoires dues aux mouvements relatifs entre le répartiteur d'admission 3 solidaire du moteur et l'échangeur air/air 1, ces sollicitations vibratoires étant accompagnées de sollicitations inhérentes à la pression de l'air refroidi qui est exercée sur la conduite d'alimentation 2. La conduite d'alimentation 2 est également soumise à des sollicitations thermiques dues d'une part, à la température de l'air refroidi la parcourant, laquelle peut atteindre 70°C et d'autre part, à la température de l'environnement sous capot pouvant varier de -40°C à 130 °C. En conséquence, il est important que la conduite d'alimentation 2 soit solidarisée entre l'échangeur 1 et le répartiteur 3 d'une manière efficace et permanente au cours du temps et ce quelque soit les conditions opérationnelles (températures, pressions, vibrations). Comme représenté sur la figure 2, la conduite d'alimentation 2 est emmanchée sur un embout cylindrique 4 pourvu d'un bourrelet 5 circonférentiel. Un collier de serrage 6 entoure en outre la conduite d'alimentation 2 au niveau de l'embout 4. L'association du bourrelet 5 et du collier de serrage 6 permet de maintenir solidaires la conduite d'alimentation 2 et l'embout 4. Pour que l'embout 4 ne soit pas déformé par le serrage du collier 6, une bague de renfort 7 est positionnée dans l'embout 4 et en regard du collier de serrage 6. Cette réalisation répond partiellement à l'exigence de solidarisation efficace et pérenne de la conduite d'alimentation 2 avec l'embout cylindrique 4. En effet, la température élevée de l'air traversant la conduite d'alimentation 2 et l'effort de serrage induit par le collier de serrage 6 entrainent un fluage de la matière silicone formant la conduite 2. Un tel fluage ne permet pas d'assurer une jonction constante entre la conduite 2 et l'embout 4. Une autre exigence réside dans le fait que la conduite d'alimentation 2 doit être réalisée en un matériau résistant à différentes pressions. En d'autres termes, la conduite d'alimentation 2 doit être à la fois souple pour recevoir un embout 4 et présenter un certain niveau de rigidité pour pouvoir résister aux niveaux de pression qui lui sont appliqués par le flux d'air la traversant. Une exigence supplémentaire réside dans le fait que le moteur doit être alimenté en air de façon continue. A cette fin, les surfaces internes de la conduite d'alimentation 2 et de l'embout 4 forment le profil d'une veine d'écoulement du flux d'air circulant de l'échangeur air/air 1 vers le répartiteur 3. Or, la jonction entre la conduite 2 et l'embout 4 forme un dénivelé sur lequel une partie du flux d'air traversant la veine se heurte. En conséquence, des pertes de charges, réduisant la pression de suralimentation de l'air d'admission et donc les performances du moteur, sont générées. L'invention vise à proposer un système permettant de répondre aux exigences de l'art antérieur précité. En outre, l'invention vise à proposer un système permettant d'assurer une solidarisation efficace et permanente d'une conduite d'alimentation avec un embout. A cette fin, l'invention porte sur un système d'accouplement entre un tube et un embout cylindrique muni d'un bourrelet circonférentiel, ledit système d'accouplement étant caractérisé en ce qu'il comporte : - une douille, pourvue d'un épaulement circonférentiel, fixée dans le prolongement d'une première extrémité dudit tube, ladite douille étant apte à être insérée dans ledit embout ; - un anneau de maintien comportant au moins deux mâchoires aptes à coopérer avec ledit épaulement et ledit bourrelet de sorte que ledit tube soit retenu en translation par rapport au dit embout. Grâce à la douille et aux deux mâchoires, il n'est pas nécessaire que le tube soit réalisé dans un matériau apte à se déformer. On peut ainsi choisir un matériau résistant aux températures élevées ainsi qu'aux forces de pressions. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'êtres mentionnées dans le paragraphe précédent, le système d'accouplement entre un tube et un embout selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : - chaque mâchoire épouse la forme dudit embout, chaque mâchoire comportant : - une gorge interne, une première surface amont de ladite gorge venant à proximité d'une deuxième surface amont dudit épaulement circonférentiel et une première surface aval de ladite gorge venant à proximité d'une deuxième surface aval dudit bourrelet ; - un premier chanfrein reliant une surface interne de ladite mâchoire à une extrémité aval de ladite mâchoire ; - ladite première surface aval de ladite gorge et le fond de ladite gorge forment un premier angle a1 de l'ordre de 135 ° ; - ledit premier chanfrein et ladite surface interne de ladite mâchoire forment un deuxième angle a2 de l'ordre de 20° ; - ledit anneau de maintien comporte quatre mâchoires ; - une surface interne de ladite douille présente au moins un deuxième chanfrein ; - ledit système d'accouplement comporte un collier de serrage, ledit collier de serrage entourant lesdites au moins deux mâchoires ; - ledit tube est métallique ; - ladite douille est métallique ; - ledit anneau de maintien est métallique ; - ledit système d'accouplement comporte un dispositif flexible fixé dans le prolongement d'une deuxième extrémité dudit tube, ledit dispositif flexible étant apte à recevoir un deuxième embout ; - ledit dispositif flexible peut par exemple présenter une longueur de l'ordre de 60 mm. A titre d'exemple, le dispositif flexible est une durite souple. L'invention porte en outre sur une turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système d'accouplement selon l'une au moins des revendications précédentes. La turbomachine peut être formée par un moteur diesel turbocompressé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées ci-jointes parmi lesquelles : - la figure 1 représente un système d'accouplement entre un tube et un embout selon l'art antérieur ; - la figure 2 illustre l'assemblage du système illustré à la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement un système d'accouplement entre un tube et un embout conforme au système de l'invention ; - les figures 4 et 5 représentent respectivement une première étape et une deuxième étape d'assemblage des éléments que comporte un système d'accouplement entre un tube et un embout selon l'invention ; - la figure 6 représente un système d'accouplement entre un tube et un embout conforme à l'invention ; - la figure 7 représente un système d'accouplement entre un tube et un embout conforme à l'invention, ledit système étant muni d'un dispositif flexible. Les figures 1 et 2 ont été présentées pour illustrer les systèmes de l'art antérieur. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments essentiels pour la compréhension de l'invention ont été représentés, et ceci sans respect de l'échelle et de manière schématique. D'une manière générale, pour la suite de la description, le côté amont des éléments est représenté sur les figures 3 à 7 par la référence A et le côté aval des éléments est représenté sur les figures 3 à 7 par la référence B. La figure 3 représente un système d'accouplement 10 entre un tube 11 et un embout 12 cylindrique conforme à l'invention. L'embout 12 présente un bourrelet circonférentiel 13. La figure 3 représente en outre une douille 14 pourvue d'un épaulement 15 circonférentiel et un anneau de maintien 16 comportant quatre mâchoires 17. Chaque mâchoire 17 étant espacée d'une mâchoire 17 voisine d'un angle de 90° Il convient de noter que seulement deux mâchoires 17 sont visibles sur la figure 3. De façon non limitative, la douille 14 est fixée par soudage à une extrémité et dans le prolongement du tube 11. Chaque mâchoire 17 possède une forme en arc de cercle épousant la forme de l'embout 12. En outre, chaque mâchoire 17 comporte une gorge interne 18 et un premier chanfrein 19 reliant la surface interne 20 de la mâchoire 17 à l'extrémité aval 28 de la mâchoire 17. Pour chaque mâchoire 17, une première surface amont 21 de la gorge 18 est à proximité ou au contact d'une deuxième surface amont 22 de l'épaulement 15. Pour chaque mâchoire 17, une première surface aval 23 de la gorge 18 est à proximité ou au contact d'une deuxième surface aval 24 du bourrelet 13. La première surface amont 21 de chaque mâchoire 17, la deuxième surface amont 22, la première surface aval 23 de chaque mâchoire 17 et la deuxième surface aval 24 permettent de maintenir solidaires le tube 11 et l'embout 12. En effet, dans l'hypothèse où le tube 11 effectue un mouvement de translation dans un premier sens axial -X, la deuxième surface amont 22 de l'épaulement 15 vient au contact de la première surface amont 21 de la gorge 18 de chaque mâchoire 17 entraînant dans son mouvement les mâchoires 17. La première surface aval 23 de la gorge 18 de chaque mâchoire 17 vient alors au contact de la deuxième surface aval 24 du bourrelet 13 stoppant ainsi l'extraction de la douille 14 hors de l'embout 12. Par ailleurs, dans l'hypothèse où le tube 11 effectue un mouvement de translation dans un deuxième sens axial +X, opposé au premier sens axial ùX, une troisième surface aval 25 de l'épaulement 15 vient au contact d'une extrémité amont 26 de l'embout 12 stoppant ainsi la pénétration de la douille 14 dans l'embout 12. Il convient de noter que pour chaque mâchoire 17, la première surface aval 23 de la gorge 18 forme avec le fond de la gorge 18 un premier angle a1 de l'ordre de 135°. Ce premier angle a1 permet d'empêcher que les mâchoires 17 franchissent le bourrelet 13. Par ailleurs, le système d'accouplement 10 selon l'invention comporte avantageusement un collier de serrage 27 entourant les mâchoires 17 au niveau de leur extrémité aval 28. Grâce au collier de serrage 27, les mâchoires 17 sont maintenues serrées autour de l'embout 12. Selon une réalisation particulière du système d'accouplement 10 selon l'invention : - le tube 11 est métallique ; et/ou - la douille 14 est métallique ; et/ou - l'anneau de maintien 16 est métallique. Selon une réalisation particulièrement avantageuse du système d'accouplement 10 selon l'invention : - le tube 11 est en acier inoxydable ; et/ou - la douille 14 est en acier inoxydable ; et/ou - l'anneau de maintien 16 est en acier inoxydable. De façon générale, un matériau métallique n'est pas soumis au phénomène de fluage. De ce fait, l'utilisation d'un matériau métallique pour le tube 11, la douille 14 et l'anneau de maintien 16 permet d'assurer un maintien du tube 11 et de l'embout 12 de façon efficace et constante. Avantageusement, grâce à l'utilisation d'un matériau métallique, le tube 11 résiste en outre aux températures élevées ainsi qu'aux pressions qui lui sont appliquées. L'assemblage du système d'accouplement 10 selon l'invention est à présent décrit à l'appui des figures 4 à 6. Comme illustré sur la figure 4, le tube 11 muni de la douille 14 est dans un premier temps présenté devant l'embout 12 que comporte le répartiteur d'admission (non représenté). Dans un second temps, comme illustré sur la figure 5, l'embout 12 est emmanché entre la douille 14 et les mâchoires 17. Lors de l'insertion de l'embout 12, le premier chanfrein 19 de chaque mâchoire 17 vient au contact du bourrelet 13 de l'embout 12. Au fur et à mesure de l'insertion de l'embout 12, les mâchoires 17 sont soumises à un mouvement de flexion. Ce mouvement de flexion est possible grâce à la faible épaisseur E formant le fond de la gorge interne 18 de chaque mâchoire 17. En outre, comme représenté sur la figure 5, le premier chanfrein 19 et la surface interne 20 de chaque mâchoire 17 forment un deuxième angle a2 de l'ordre de 20°. Ce deuxième angle a2 et l'épaisseur E du fond de la gorge 18 permettent de faciliter la mise en flexion de la mâchoire 17 et facilite de ce fait le passage du bourrelet 13. Lorsque les mâchoires 17 ont franchi en totalité le bourrelet 13 que comporte l'embout 12, l'élasticité des mâchoires 17 imposée par le matériau métallique permet à ces dernières de retrouver leur position initiale. Dans cette position, la surface interne 20 des mâchoires 17 est plaquée contre la paroi extérieure 30 de l'embout 12 (voir figure 6). Par ailleurs, il convient de noter que le tube 11, la douille 14 et l'embout 12 forment une veine au sein de laquelle un flux d'air Fa s'écoule d'un échangeur de type air/air vers un répartiteur d'admission. De façon à assurer un profil de veine aérodynamique, la surface interne 31 de la douille 14 présente un deuxième chanfrein 32. Grâce à la présence du deuxième chanfrein 32, le profil de la veine ne comporte pas de dénivelé brusque risquant de perturber le flux d'air Fa. En d'autres termes, le chanfrein 32 permet de diminuer les pertes de charges qui peuvent se présenter au niveau de la jonction des différents éléments conférant ainsi un meilleur remplissage du moteur (non représenté). En effet, la réduction des pertes de charges permet de conserver une pression de suralimentation de l'air d'admission optimum pour le remplissage du moteur. La figure 7 représente l'extrémité opposée du tube 11 qui est reliée à un échangeur de type air/air (non représenté) au moyen d'un dispositif flexible 40. Selon une telle réalisation, le tube 11 peut comporter un embout 41 similaire à l'embout 12 décrit auparavant. Par exemple, cet embout 41 est fixé par soudage au tube 11. Le dispositif flexible 40 est fixé à l'embout 41 par des moyens analogues à ceux utilisés dans l'art antérieur. Plus particulièrement, le tube 11 est emmanché dans le dispositif flexible 40. Puis, de façon à solidariser le tube 11 et le dispositif flexible 40, un collier de serrage 42 entoure le dispositif flexible 40 au niveau de l'embout 41. L'autre extrémité (non représentée) du dispositif flexible 40 est reliée à l'échangeur de type air/air par un assemblage identique. Le dispositif flexible 40 permet de découpler l'échangeur de type air/air du tube 11 rigide qui est soumis aux vibrations du moteur. Ainsi, le dispositif flexible 40 reprend les vibrations mécaniques auxquelles est soumis le tube 11 Préférentiellement, le dispositif flexible 40 présente une longueur réduite de façon à ce que l'amplitude de vibration soit négligeable (contrairement aux dispositifs de l'état de la technique). A cette fin, le dispositif flexible 40 peut présenter une longueur sensiblement égale à 60 mm. L'invention a été décrite pour une application aux turbomachines telles que les moteurs diesels turbocompressés et plus particulièrement dans le cadre de la circulation d'un flux d'air d'un échangeur air/air vers un répartiteur d'admission. Toutefois, il est évident que le système d'accouplement entre un tube et un embout peut être appliqué à tout type de système comportant un tube et un embout cylindrique. De façon générale et non limitative, le système d'accouplement selon l'invention permet notamment de : - résister, grâce au matériau métallique, de façon constante dans le temps aux niveaux de pression et de température auxquels le tube 11 est exposé ; - supprimer, grâce au matériau métallique, le phénomène de fluage dont sont soumis les systèmes de l'art antérieur ; - garantir, grâce aux mâchoires 17, une efficacité constante dans le temps de la fonction retenue/non-glissement entre le tube 11 et l'embout 12 et ce, quelque soient les conditions opérationnelles (température, pression, etc.) ; - réduire les pertes de charges, grâce au deuxième chanfrein 32, 15 afin de conserver une pression de suralimentation de l'air d'admission optimum pour le remplissage du moteur. Le système d'accouplement selon l'invention trouve une application particulièrement intéressante pour les moteurs d'avions, tels que les moteurs diesels turbocompressés. 20 Il est entendu que l'homme du métier est à même de présenter différentes variantes du système d'accouplement entre un tube et un embout cylindrique selon l'invention, notamment en ce qui concerne la forme des mâchoires, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 10 REVENDICATIONS5 1. Système d'accouplement (10) entre un tube (11) et un embout cylindrique (12) muni d'un bourrelet (13) circonférentiel, ledit système d'accouplement (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte : - une douille (14), pourvue d'un épaulement circonférentiel (15), fixée 10 dans le prolongement d'une première extrémité dudit tube (11), ladite douille (14) étant apte à être insérée dans ledit embout (12) ; - un anneau de maintien (16) comportant au moins deux mâchoires (17) aptes à coopérer avec ledit épaulement (15) et ledit bourrelet (13) de sorte que ledit tube (11) soit retenu en translation par rapport au dit 15 embout (12). 2. Système d'accouplement (10) selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacune desdites mâchoires (17) épouse la forme dudit embout (12), chacune desdites mâchoires (17) comportant : 20 - une gorge interne (18), une première surface amont (21) de ladite gorge (18) venant à proximité d'une deuxième surface amont (22) dudit épaulement circonférentiel (15) et une première surface aval (23) de ladite gorge (18) venant à proximité d'une deuxième surface aval (24) dudit bourrelet (13) ; 25 - un premier chanfrein (19) reliant la surface interne (20) de ladite mâchoire (17) à une extrémité aval (28) de ladite mâchoire (17). 3. Système d'accouplement (10) selon la revendication 2 caractérisé en ce que pour chaque mâchoire (17) ladite première surface aval (23) de 30 ladite gorge (18) et le fond de ladite gorge (18) forment un premier angle a1 de l'ordre de 135° 4. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que pour chaque mâchoire (17) ledit premier chanfrein(19) et ladite surface interne (20) forment un deuxième angle a2 de l'ordre de 20 °. 5. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit anneau de maintien (16) comporte quatre mâchoires (17). 6. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface interne (31) de ladite douille (14) présente au moins un deuxième chanfrein (32). 7. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un collier de serrage (27), ledit collier de serrage (27) entourant lesdites au moins deux mâchoires (17). 8. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que : - ledit tube (11) est métallique ; et/ou - ladite douille (14) est métallique ; et/ou - ledit anneau de maintien (16) est métallique. 11. Système d'accouplement (10) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif flexible (40) fixé dans le prolongement d'une deuxième extrémité dudit tube (11), ledit dispositif flexible (40) étant apte à recevoir un deuxième embout (41). 12. Turbomachine caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un système d'accouplement (10) selon l'une au moins des revendications précédentes.