Brevet FR3054284A1 — publié le 20180126

DESCRIPTION L'invention concerne un agencement de raccordement de conduite, comprenant un premier élément de conduite doté d'un élargissement terminal ; un deuxième élément de conduite doté d'un élargissement terminal ; un élément de conduite flexible, en particulier un 5 soufflet, qui est disposé entre le premier élément de conduite et le deuxième élément de conduite et qui est engagé en recouvrement au moins pour partie par l'élargissement du premier élément de conduite et par l'élargissement du deuxième élément de conduite ; lequel premier élément de conduite engage en recouvrement au moins pour partie par son élargissement le 10 deuxième élément de conduite dans la région de l'élargissement de ce dernier, dans une région de chevauchement ; selon lequel, dans la région de chevauchement, un élément de glissement est disposé entre le premier élément de conduite et le deuxième élément de conduite. De tels agencements de raccordement de conduite sont 15 également appelés compensateurs ou joints à rotule (« ball joints »). Ils sont utilisés pour des conduites de fluide qui nécessitent un certain degré de déviation angulaire, et ils n'introduisent pas de forces de réaction axiales dans les conduites. Une application préférée se situe dans le domaine de l'aéronautique et de l'aérospatiale, pour la conduite de fluides qui se 20 trouvent sous une pression relativement élevée. Selon l'état de la technique, on distingue généralement ici les applications à haute pression et les applications à basse pression, sachant que l'agencement de raccordement de conduite défini ci-dessus n'est utilisé selon l'état de la technique que pour des applications à basse pression 25 (pressions nettement inférieures à 10 bars). Pour les applications à haute pression, on utilise ou on a utilisé des compensateurs ancrés à la Cardan (appelés « gimbal joints »), qui présentent une bague d'ancrage métallique relativement massive. Il en résulte un poids relativement élevé, s'accompagnant de coûts de fabrication 30 relativement élevés, car les bagues d'ancrage précitées sont en général fabriquées en titane ou autres alliages spéciaux. L'invention a pour but d'améliorer l'agencement de raccordement de conduite défini plus haut (joint à rotule avec étanchement par soufflet) afin de l'utiliser également pour des pressions plus élevées 3054284 - 2 - dans la plage d'environ 60 bars à 70 bars, pour économiser ainsi du poids et des coûts par rapport à l'utilisation de compensateurs ancrés à la Cardan. L'invention atteint ce but par un agencement de raccordement de conduite du type mentionné en introduction qui est caractérisé par le fait 5 que a) une surface de contact entre le premier élément de conduite et l'élément de glissement ou b) une surface de contact entre le deuxième élément de conduite et l'élément de glissement est réalisée plane dans une coupe longitudinale et est orientée parallèlement à un axe longitudinal de l'agencement de raccordement de conduite dans un état non sollicité de ce 10 dernier. Par des études approfondies et des simulations et/ou des calculs de grande ampleur, la demanderesse a constaté que la résistance à la pression de l'agencement de raccordement de conduite défini ci-avant dépend d'une manière décisive du fait qu'au moins une surface de contact 15 entre le premier élément de conduite et l'élément de glissement, ou respectivement entre le deuxième élément de conduite et l'élément de glissement, est réalisée plane en coupe longitudinale et s'étend ainsi, dans un état non sollicité de l'agencement de raccordement de conduite, parallèlement à l'axe longitudinal de ce dernier. Par « état non sollicité », il 20 faut ici entendre en particulier un état dans lequel l'agencement de raccordement de conduite est totalement orienté axialement, donc n'est pas angulairement dévié. On connaît en particulier dans l'état de la technique des joints à rotule dans lesquels l'élément de glissement présente intérieurement et extérieurement des surfaces de contact avec le premier 25 élément de conduite et le deuxième élément de conduite qui sont cintrées ou encore inclinées par rapport à l'axe longitudinal. Lors d'une déviation angulaire du joint à rotule, il peut ici se produire en raison des tolérances de fabrication un basculement de l'élément de glissement, de sorte que la surface de contact effective de ce dernier avec le premier élément de 30 conduite et le deuxième élément de conduite est réduite. Cela a pour conséquence une résistance réduite à la pression de l'ensemble de l'agencement de raccordement de conduite, qui est précisément évitée selon l'invention par la configuration plane de ladite surface de contact. On obtient ainsi une résistance accrue à la pression de l'ensemble de 35 l'agencement de raccordement de conduite, sans qu'il faille recourir à cet effet à une réalisation sous forme de compensateur ancré à la Cardan. Cela 3054284 - 3 - évite les inconvénients mentionnés plus haut en termes de coûts de fabrication et de poids. On tiendra compte du fait qu'une réalisation de l'agencement de raccordement de conduite sous forme de joint à rotule est déjà en soi 5 plus économique qu'une réalisation sous forme de compensateur ancré à la Cardan, car pour un joint à rotule, on peut totalement renoncer à l'utilisation de pièces réalisées au tour, forgées ou moulées en fonte, de fabrication relativement coûteuse, tandis que pour des compensateurs ancrés à la Cardan, au moins ladite bague d'ancrage est généralement 10 réalisée sous forme d'une telle pièce réalisée au tour, forgée ou moulée en fonte. D'une manière générale, la réalisation de la surface de contact mentionnée sous la forme d'une surface de contact plane en coupe longitudinale possède l'avantage décisif que, au niveau de la surface de 15 contact plane, quasiment aucune force transversale n'agit sur l'élément de glissement ou encore sur l'élément de conduite en contact avec ce dernier. Cela contribue à l'augmentation recherchée de la résistance à la pression de l'agencement de raccordement de conduite. Une première configuration supplémentaire de l'agencement de 20 raccordement de conduite selon l'invention prévoit que ladite surface de contact plane selon la variante b) soit configurée sur un côté extérieur du deuxième élément de conduite qui est tourné vers le premier élément de conduite. Une telle variante est particulièrement avantageuse, car l'élément de glissement peut alors être disposé relativement loin à l'intérieur en 25 direction radiale, de sorte que, lors d'une sollicitation en pression et/ou d'une déviation de l'agencement de raccordement de conduite, il ne peut pas y avoir de formation d'effets de levier importants, qui pourraient avoir pour conséquence une déformation de l'agencement de raccordement de conduite dans la région du premier élément de conduite et/ou du deuxième 30 élément de conduite. Selon une autre configuration supplémentaire de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention, il peut être prévu que, dans le cadre de la variante a), ladite surface de contact plane soit configurée sur un côté intérieur du premier élément de conduite qui est tourné vers le 35 deuxième élément de conduite. Cette configuration offre un avantage particulier en ce sens qu'un point de rupture (joint de soudure) du premier élément de conduite radialement extérieur est habituellement disposé dans 3054284 - 4 - la région de chevauchement, afin de pouvoir réaliser l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention. Étant donné que, comme on l'a exposé plus haut, il n'y a pas d'action de forces transversales dans la région de la surface de contact plane, le premier élément de conduite ne subit pas de sollicitation en direction transversale dans la région dudit point de rupture, ce qui permet d'augmenter encore plus la résistance à la déformation et la résistance à la pression de l'agencement de raccordement de conduite. Encore une autre configuration supplémentaire de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention prévoit qu'un élément de conduite supplémentaire, qui s'étend à la manière d'un tube à flammes à l'intérieur de l'élément de conduite flexible, est disposé intérieurement sur le premier élément de conduite et/ou intérieurement sur le deuxième élément de conduite. L'élément de conduite flexible, qui est de préférence réalisé sous forme de soufflet, peut ainsi être protégé des effets néfastes des fluides, en particulier des effets thermiques. La réalisation de l'élément de conduite supplémentaire sous la forme d'un genre de tube à flammes implique qu'il est radialement distant de l'élément de conduite flexible même si l'agencement de raccordement de 20 conduite accomplit une déviation angulaire (maximale). Selon une autre configuration supplémentaire de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention, on peut prévoir de disposer l'élément de glissement dans un tronçon ondulé de l'élément de conduite flexible, de préférence environ centralement. Si l'élément de conduite 25 flexible est réalisé sous forme de soufflet, il présente en soi un tel tronçon ondulé. D'après les constatations de la demanderesse, concernant la résistance à la pression ou encore la répartition des forces pouvant être obtenue, il s'est avéré avantageux que l'élément de glissement soit disposé de la manière mentionnée ci-dessus, alors que selon l'état de la technique, il 30 était souvent disposé au moins pour partie en dehors d'une distance sélectionnée de l'élément de conduite flexible, ce qui s'accompagnait d'une résistance à la pression relativement faible. De plus, selon une configuration supplémentaire de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention, il peut encore 35 être prévu que l'élément de glissement soit configuré et disposé symétriquement par rapport à un plan de l'élément de conduite flexible, de préférence un plan médian, orienté transversalement à l'axe longitudinal de 3054284 - 5 - 1' agencement de raccordement de conduite. On peut ainsi agir sur la résistance à la pression de l'agencement de raccordement de conduite, ou encore l'augmenter, d'une manière particulièrement efficace. La configuration mentionnée ci-dessus peut être avantageusement utilisée pour 5 la variante a) de l'agencement de conduite selon l'invention. Afin d'exercer encore plus une influence positive sur la résistance à la pression de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention, encore une autre configuration supplémentaire de ce dernier peut prévoir que l'élément de glissement recouvre une grande partie d'un 10 tronçon ondulé de l'élément de conduite flexible, de préférence environ au moins la moitié. Dans le cas de la configuration ou encore de la disposition symétrique, décrite ci-avant, de l'élément de glissement, quasiment la totalité de la région ondulée de l'élément de conduite flexible peut même être recouverte d'une manière correspondante par l'élément de glissement. 15 Afin d'éviter si possible des déformations néfastes au moins du premier élément de conduite, une autre configuration supplémentaire avantageuse de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention prévoit qu'au moins le premier élément de conduite présente, au moins dans une région opposée au deuxième élément de conduite, une allure oblique, de préférence (plusieurs fois) étagée, par rapport à l'axe longitudinal de l'agencement de raccordement de conduite. Une configuration correspondante est fondamentalement envisageable en complément ou en remplacement pour le deuxième élément de conduite, au moins dans une région opposée au premier élément de conduite. Selon l'état de la technique, l'élargissement terminal du premier élément de conduite a souvent été réalisé de telle sorte que ce dernier a été directement coudé radialement vers l'extérieur sous un angle d'environ 90°, et a ainsi été élargi d'une manière correspondante. Cela étant, au cours des investigations déjà mentionnées, la demanderesse a découvert que l'allure oblique déjà mentionnée permet d'obtenir des avantages décisifs en termes d'introduction de forces dans la pièce. En particulier pour des raisons de stabilité, il peut être ici avantageux que l'allure oblique mentionnée soit réalisée par un étagement (multiple) du premier élément de conduite dans ladite région. Afin de maintenir l'élément de glissement de manière sûre dans une position souhaitée et de garantir ainsi durablement la capacité de fonctionnement de l'agencement de raccordement de conduite selon 3054284 - 6 - l'invention, une autre configuration supplémentaire de ce dernier peut prévoir que l'élément de glissement soit enserré et maintenu latéralement par des coudages du premier élément de conduite ou du deuxième élément de conduite, selon la variante sélectionnée. De préférence, on prévoit pour 5 la variante a) d'enserrer latéralement l'élément de glissement en coudant le premier élément de conduite, tandis que pour la variante b), l'élément de glissement peut être maintenu latéralement en coudant le deuxième élément de conduite. Encore une autre configuration supplémentaire de l'agencement 10 de raccordement de conduite selon l'invention prévoit que le premier élément de conduite et/ou le deuxième élément de conduite s'appliquent contre l'élément de conduite flexible contre un flanc terminal respectif de ce dernier. On peut ainsi notamment réaliser un mode de construction particulièrement compact. 15 Enfin, selon une autre configuration supplémentaire de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention, il peut encore être prévu que l'élément de glissement soit réalisé en graphite ou en un métal fritté, de sorte qu'on peut assurer un mode de fonctionnement correct de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention sur de 20 larges plages de température et de pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit d'exemples de réalisation, à l'aide des dessins parmi lesquels : la figure 1 représente, pour partie en coupe longitudinale, une 25 première configuration de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention ; et la figure 2 représente, pour partie en coupe longitudinale, une deuxième configuration de l'agencement de raccordement de conduite selon l'invention. 30 Sur la figure 1, l'agencement de raccordement de conduite est globalement désigné par la référence numérique 1. Il comprend un premier élément de conduite 2 qui présente un élargissement terminal de géométrie complexe, comme représenté. L'agencement 1 de raccordement de conduite comprend en outre un deuxième élément de conduite 3 qui présente lui 35 aussi un élargissement terminal de géométrie complexe, comme représenté. L'agencement 1 de raccordement de conduite comprend en outre un élément de conduite flexible sous la forme d'un soufflet 4, qui est disposé 3054284 - 7 - entre le premier élément de conduite 2 et le deuxième élément de conduite 3 et qui relie ces éléments entre eux en étanchéité aux fluides, en particulier en étanchéité aux gaz. Le soufflet 4 est engagé en recouvrement au moins pour partie par l'élargissement du premier élément de conduite 2 et par 5 l'élargissement du deuxième élément de conduite 3. Le soufflet 4 est, à ses extrémités de raccordement 4a, 4b cylindriques et lisses, fixé intérieurement respectivement sur le deuxième élément de conduite 3 et sur le premier élément de conduite 2 par liaison de matière de préférence. Entre lesdites extrémités de raccordement 4a, 4b cylindriques et lisses, le soufflet 4 10 présente une région ondulée ou tronçon ondulé 4c, dans lequel est formée une série d'ondulations de soufflet (non référencées). A une extrémité opposée à son élargissement, le premier élément de conduite 2 est relié (par liaison de matière) à un élément de conduite supplémentaire du genre tube à flammes 5, lequel tube à flammes 5 s'étend à l'intérieur de l'élément de 15 conduite flexible - environ jusqu'à la moitié de l'étendue axiale de ce dernier. On attirera notamment l'attention sur le fait que, sur les figures 1 et 2, l'axe longitudinal de l'agencement 1 de raccordement de conduite est désigné par la référence numérique L. Comme le montre en outre la figure 1, le premier élément de 20 conduite 2 engage en recouvrement par son élargissement le deuxième élément de conduite 3 dans la région de l'élargissement de ce dernier, dans une région de chevauchement qui est désignée sur les figures par la référence numérique UB, et qui au sens strict peut même encore s'étendre au-delà du tronçon élargi du deuxième élément de conduite 3. Dans ladite 25 région de chevauchement UB, un élément de glissement 6 est disposé entre le premier élément de conduite 2 et le deuxième élément de conduite 3. Cet élément de glissement peut être réalisé annulaire et être constitué par exemple de graphite ou d'un métal fritté. Selon la figure 1, il est enserré et maintenu latéralement entre un coudage terminal 3a, dirigé radialement vers 30 l'extérieur, du deuxième élément de conduite 3 et un bombement radial 3b, axialement distant dudit coudage, du deuxième élément de conduite 3. L'élément de glissement 6, sur son côté intérieur 6a, et le deuxième élément de conduite 3, dans son tronçon 3c entre les éléments 3a et 3b, sont configurés de telle sorte qu'on obtient entre le deuxième élément de 35 conduite 3 et l'élément de glissement 6 une surface de contact plane en coupe longitudinale et orientée parallèlement à l'axe longitudinal L de l'agencement 1 de raccordement de conduite, comme représenté. Par 3054284 - 8 - contre, la surface de contact opposée entre le premier élément de conduite 2 et l'élément de glissement 6 est réalisée cintrée, afin de permettre la mobilité angulaire recherchée de l'agencement 1 de raccordement de conduite, à la manière d'une articulation à rotule. 5 Comme on peut encore le voir sur la figure 1, l'élément de glissement 6 est disposé environ centralement relativement au tronçon ondulé 4c du soufflet 4. A cet égard, il recouvre une partie des ondulations du soufflet 4. Comme le montre encore la figure 1, le premier élément de 10 conduite 2 présente une allure étagée dans une région 2a dans laquelle il connaît un élargissement à partir de son diamètre minimal (à gauche sur la figure 1), de sorte que l'élargissement (radial) maximal du premier élément de conduite 2 n'est pas obtenu en une fois, mais en plusieurs étapes, ce qui fait qu'on obtient pour le premier élément de conduite 2, dans ladite région 15 2a, une allure globalement oblique par rapport à l'axe longitudinal L. Cela s'est avéré avantageux relativement à une introduction de forces dans la pièce en cas de sollicitation. A la suite de ladite région 2a, le premier élément de conduite 2 présente l'allure cintrée déjà mentionnée et est ensuite terminalement cintré en retour, jusqu'au côté extérieur du deuxième 20 élément de conduite 3, de sorte qu'on obtient un agencement fermé et compact. Le deuxième élément de conduite 3 présente lui aussi, dans une région 3d dans laquelle il connaît son élargissement radial jusqu'au bombement radial 3b, une allure globalement oblique par rapport à l'axe 25 longitudinal L, ce qui est à nouveau avantageux pour des raisons d'introduction de forces. De plus, le deuxième élément de conduite 3 peut, dans la région dudit bombement radial 3b, s'appliquer intérieurement contre le premier élément de conduite 2. La figure 2 représente une variante de configuration de 30 l'agencement 1 de raccordement de conduite selon l'invention, qui se différencie pour l'essentiel de la configuration selon la figure 1 en ce qui concerne la configuration et la disposition de l'élément de glissement 6. Comme le montre clairement la figure 2, l'élément de glissement 6 est configuré et disposé de telle sorte que ladite surface de 35 contact plane se trouve maintenant entre le premier élément de conduite 2 et l'élément de glissement 6. Le premier élément de conduite 2 est, dans une région 2b qui se raccorde à la région 2a déjà mentionnée et qui coïncide 3054284 - 9 - partiellement avec la région de chevauchement UB, réalisé plan en coupe longitudinale et forme ainsi une surface de contact plane correspondante avec l'élément de glissement 6, qui est réalisé dans ladite région d'une manière complémentaire correspondante. Sur son côté intérieur 6b, 5 l'élément de glissement 6 présente une face supérieure cintrée en coupe longitudinale, qui coopère avec un cintrage correspondant du deuxième élément de conduite 3 dans une région 3e, comme représenté. L'élément de glissement 6 est maintenu latéralement entre des tronçons du premier élément de conduite 2 qui s'étendent au moins pour partie radialement. Un 10 aspect particulièrement avantageux de la configuration selon la figure 2 est qu'un point de rupture (joint de soudure) habituellement présent, référencé TS, du premier élément de conduite 2 est disposé dans une région dans laquelle il ne se produit pas de sollicitation du premier élément de conduite 2 par des forces transversales. 15 Les deux configurations selon les figures 1 et 2 ont en commun que le premier élément de conduite 2 ou respectivement le deuxième élément de conduite 3 s'applique latéralement contre le soufflet 4 dans la région d'un flanc d'ondulation terminal. C'est visible sur lesdites figures, mais non référencé dans un souci de clarté. 20 Dans la configuration selon la figure 2, l'élément de glissement 6 est en outre configuré et disposé symétriquement par rapport à un plan médian de l'élément de conduite flexible ou encore du soufflet 4 qui est orienté transversalement à l'axe longitudinal L de l'agencement 1 de raccordement de conduite. Sur la figure 2, ce plan médian est suggéré au 25 moyen d'une ligne de traits M. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour 30 autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Agencement (1) de raccordement de conduite, comprenant : un premier élément de conduite (2) doté d'un élargissement terminal ; un deuxième élément de conduite (3) doté d'un élargissement 5 terminal ; un élément de conduite flexible (4), en particulier un soufflet, qui est disposé entre le premier élément de conduite (2) et le deuxième élément de conduite (3) et qui est engagé en recouvrement au moins pour partie par l'élargissement du premier élément de conduite (2) et par 10 l'élargissement du deuxième élément de conduite (3) ; lequel premier élément de conduite (2) engage en recouvrement au moins pour partie par son élargissement le deuxième élément de conduite (3) dans la région de l'élargissement de ce dernier, dans une région de chevauchement (UB) ; 15 selon lequel, dans la région de chevauchement (UB), un élément de glissement (6) est disposé entre le premier élément de conduite (2) et le deuxième élément de conduite (3) ; caractérisé en ce que a) une surface de contact entre le premier élément de conduite 20 (2) et l'élément de glissement (6) ou b) une surface de contact entre le deuxième élément de conduite (3) et l'élément de glissement (6) est réalisée plane dans une coupe longitudinale et est orientée parallèlement à un axe longitudinal (L) de l'agencement (1) de 25 raccordement de conduite dans un état non sollicité de ce dernier. 2. Agencement (1) de raccordement de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de contact plane est configurée sur un côté extérieur du deuxième élément de conduite (3) qui est tourné vers le premier élément de conduite (2). 30 3. Agencement (1) de raccordement de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de contact plane est configurée sur un côté intérieur du premier élément de conduite (2) qui est tourné vers le deuxième élément de conduite (3). 3054284 -11- 4. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un élément de conduite supplémentaire (5), qui s'étend à la manière d'un tube à flammes à l'intérieur de l'élément de conduite flexible (4), est disposé intérieurement sur le premier élément de conduite (2) et/ou intérieurement sur le deuxième élément de conduite (3). 5. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de glissement (6) est disposé dans un tronçon ondulé (4c) de l'élément de conduite flexible (4), 10 de préférence environ centralement. 6. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément de glissement (6) est configuré et disposé symétriquement par rapport à un plan (M) de l'élément de conduite flexible (4), de préférence un plan médian, orienté 15 transversalement à l'axe longitudinal (L) de l'agencement (1) de raccordement de conduite. 7. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément de glissement (6) recouvre une grande partie d'un tronçon ondulé (4c) de l'élément de 20 conduite flexible (4), de préférence environ au moins la moitié. 8. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins le premier élément de conduite (2) présente, au moins dans une région (2a) opposée au deuxième élément de conduite (3), une allure oblique, de préférence étagée, par 25 rapport à l'axe longitudinal (L) de l'agencement (1) de raccordement de conduite. 9. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément de glissement (6) est enserré et maintenu latéralement par des coudages du premier élément de 30 conduite (2) ou du deuxième élément de conduite (3). 10. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le premier élément de conduite (2) et/ou le deuxième élément de conduite (3) s'appliquent contre un flanc terminal respectif de l'élément de conduite flexible (4). 35 11. Agencement (1) de raccordement de conduite selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément de glissement (6) est réalisé en graphite ou en un métal fritté.