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L'invention est relative à un raccord pour tubes, comportant l'ap- plication de surfaces d'étanchéité agissant suivant le principe des coins, et qui convient, plus particulièrement, aux tubes soudés ou autres, pré- sentant des tolérances de dimensions importantes.
L'invention est caractérisée essentiellement par le fait qu'entre la face de coin-conique d'un raccord enserrant le tube à rendre étanche et une surface de pression, qui peut être constituée par un écrou, est emboî- tée une pièce façonnée d'étanchéité en forme d'anneau, qui, lors du serrage de la surface de pression, subit une déformation conique dans la direction du tube à rendre étanche jusqu'à ce que l'arête intérieure de la pièce façonnée vienne en contact dudit tube, et que, sous l'effet de l'accrois- sement de la pression de serrage, il se produise un remplissage parfai- tement étanche, par fluage, de l'espace annulaire existant entre le tube à raccorder et la pièce façonnée d'étanchéité.
La pièce façonnée d'étanchéité est, plus particulièrement, cons- tituée par une douille cylindrique, dont le diamètre intérieur est légère- ment supérieur au diamètre extérieur du tube à raccordero
La pièce façonnée d'étanchéité peut également être en forme de chapeau épousant la surface de coin conique.
Afin d'assurer le centrage et l'uniformité de la répartition des efforts, il est recommandé de prévoir, entre la pièce façonnée d'étan- chéité et la surface de pression une bague de pression intermédiaire cy- lindrique, contre l'arête extérieure de laquelle agit la surface de pres- sion de forme coniqueo Cette bague de pression intermédiaire a également pour effet d'empêcher la pièce façonnée d'étanchéité de tourner en même temps que 1 écrou.
La bague intermédiaire de pression présente, avantageusement, un épaulement ou autre élément de butée, destiné à empêcher la pièce façonnée de s'échapper vers l'extérieur pendant la serrage du raccord.
Il est recommandé, en outre, d'établir la bague intermédiaire de pression en un matériau de dureté suffisamment faible pour que,pendant le serrage de la pièce façonnée d'étanchéité, il se produise, par déformation de la matière, une application de l'alésage intérieur de ladite bague in- termédiaire contre la périphérie externe du tube à rendre étanche.
Afin d'assurer la déformation par fluage de la pièce d'étanchéité façonnée, qui est, de préférence, métallique, l'épaisseur de celle-ci, qu'elle présente la forme d'une douille ou d'un chapeau, doit être égale ou supérieure à l'espace existant entre la périphérie intérieure du raccord et la périphérie extérieure du tube à raccorder. De plus, la surface d'é- tanchéité conique du raccord doit former, avec l'axe longitudinal du tube, un angle suffisamment petit (de préférence de 30 à 45 ), pour que le centra- ge de la bague d'étanchéité par rapport au tube soit assuré pendant le serrage.
L'arête de la bague d'étanchéité, qui vient se poser sur le tube à raccorder, doit, en outre, se trouver, dans le sens du serrage, en amont de la projection verticale du sommet de la surface d'étanchéité de la piè- ce médiane du raccord.
Le diamètre intérieur de la. bague intermédiaire cylindrique est, avantageusement, légèrement supérieur au diamètre intérieur de la pièce médiane du raccord.
Dans une forme particulière de réalisation de l'invention, les faces de joint de la pièce façonnée d'étanchéité et de l'écrou forment,
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avec celles du raccord, un angle dont le sommet se trouve sur la périphé- rie du tube à raccorder. Ce sommet peut aussi se trouver juste au-dessus de cette périphérie.
L'angle formé par les deux surfaces de joint est, avantageusement, relativement grande La pièce façonnée d'étanchéité qui coulisse axialement lors de l'exécution du joint, vient également remplir, dans la zone dudit sommet, par fluage, de la matière sous l'action du serrage et de la pres- sion, l'espace annulaire existant entre le tube et le raccord extérieur.
La bague d'étanchéité est, de préférence, entiquement confor- mée sur ses deux faces, de sorte que, lors du serrage des faces de joint, le fluage de matière se produit sur les deux parties en forme de coin. La pièce médiane du raccord peut être solidarisée avec la tubulure de l'ins- trument ou de l'appareil à raccorder, pour former une pièce commune. Celle- ci peut alors être taraudée et l'écrou correspondant porter un filetage extérieur. Au lieu de comporter une deuxième raccord pour tube la pièce de jonction peut aussi être réunie directement à l'appareil, par vissage par exemple.
La fluage de la matière est rendu possible par le fait que les efforts de glissement, lors du serrage par vissage, engendrent, sur l'arête annulaire d'étanchéité, une pression superficielle très élevéeo
Dans tous les joints ou raccords pour tubes connus jusqu'à présent, il est à remarquer que, soit pour chaque diamètre de tube, soit aussi pour chaque groupe de diamètres de tube, les épaisseurs de matière, ou celles à fnd de filet, augmentent sensiblement, lorsque le diamètre du tube de- vient plus grosg par rapport à la profondeur et, par suite, au pas du file- tage utilisé,'Il s'ensuit qu'au fur et à mesure de l'augmentation du diamè- tre du tube, la longueur et l'épaisseur du raccord croissant,
d'où une dé- pense en matière première et en nain d'oeuvre plus élevéeo De plus, les fraus de stockage et de transport deviennent de plus en plus importants.
Conformément à l'invention, il a été constaté qu'en observant un certain nombre de règles, on peut réaliser des raccords ou jonctions de tubes à filetage en quelque sorte universel et, par suite, obtenir une longueur et une épaisseur minima pour ces pièceso Il en résulte une écono- mie notable de matière première et de main d'oeuvre, une réduction de l'ou- tillage nécessaire et une simplification de l'usinage même. Pour tous les diamètres de tubes rencontrés couramment, les raccords selon l'invention p peuvent être fabriquées à l'aide des mêmes filières, tant en ce qui concer- ne la pièce de jonction médiane que l'écrou à chameau servant à engendrer la pression de serrage.
La disposition selon l'invention permetmême de choisir la même longueur hors-tout pour les raccords des diamètres les plus divers, ce qui représente un avantage tout particulier lors de l'établis- sement des tuyauteries.
Selon une caractéristique de l'invention, la profondeur de fileta- ge, pour tous les diamètres de tubes, peut, pour un pas de 1, être égale ou sensiblement égale à la demi-épaisseur du corps fileté du tube à jonction- ner ou du raccord et, le cas échéant, du corps de l'écrou à chapeau du raccord ou de la contre-pièce de la tuyauterie; elle peut être égale ou sensiblement égale à un tiers des dites épaisseurs pour un pas de 0,75 à un quart pour un pas de 0,6 ou à un cinquième pour un pas de 0,5-
Normalement, ceci peut être réalisé en donnant au corps fileté du tube à jonctionner, pour tous les diamètres de tubes, une épaisseur égale à un peitit multiple de la profondeur de filet, en fonction du pas choisi.
Il est avantageux, dans cet esprit, de choisir une profondeur de
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filet de 0,65 mm, ce qui correspond à un pas égal à 1, ou une profondeur plus faible.
Le raccord selon l'invention convient aux tubes de tous types, aussi bien de précision que soudés, et même pour les hautes pressions. Les avantages de l'invention sont particulièrement sensibles pour les tubes soudés, qui sont toujours soumis à des tolérances de cotes importantes, car même si les extrémités des tubes à raccorder de façon étanche présentent des différences de diamètre notalbes, et même si' leur pourtour s'écarte de la forme circulaire, il se produit, par suite du fluage de métal résul- tant de la pression superficielle spécifique extrêmement élevée sur l'arê- te d'application de la pièce d'étanchéité façonnée, une liaison tellement étroite et étanche, correspondant à une soudure forte, entre la surface en coin conique de la pièce de raccordement et le tube à raccorder, que, même,
pour des pressions dépassant notablement la charge limite des tubes à joindre, il ne se produit aucun défaut d'étanchéité dans le raccord lui- même Lorsque..-' les tubes à raccorder présentent un défaut dans leur forme circulait et des différences de diamètre, une difficulté particulière ré- sulte de ce que les parties du raccord (la pièce médiane et les deux or- ganes de serrage, en particulier les écrous) doivent présentern un jeu re- lativement important par rapport aux tubes, jeu qui constitue un espace ' annulaire que doit remplir, de manière totalement étanche, la pièce façons née d'étanchéité.
Divers exemples de réalisation de l'invention sont représentés au dessin annexé, dans lequel : la Fig. 1 représente, en coupe, un raccord complet avec bague d'étanchéité à arêtes en forme de coin; la Figo 2 est une vue partielle à plus grande échelle de la fig. 1
La Figo 3 est une coupe correspondant à la Fig. 2, après compres- sion de la bague d'étanchéité; la Fig. 4 est une vue analogue à la Fig. 2, mais avec une bague d'étacnchéité de tomme différente; la Fig. 5 est une coupe de la Figo 2 ; la Fig. 6 est une coupe de la Fige 1;
Les Figs, 7 et 8 représentent, en coupe, un raccord selon l'inven- tion, d'agencement différent; la Fig. 9 est une coupe correspondant aux Figs. 7 et 8; la fig. 10 est une vue en coupe, correspondant à la Fig. 1, le raccord étant repoussé d'un côté;
la Figo 11 représente en coupe, un raccord analogue à celui de la Fig. l, mais muni d'upa filetage intérieur; les Figso 12, 13 et 14 montrent, en coupe, diverses formes de réa- lisation de raccords pour branchement sur des appareils; la Fig. 15 est une vue correspondant à la Fig. 5, mais avec une douille auxiliaire disposée an-dessus de la bague d'étanchéité. la Fig. 16 représente, en coupe, un raccord servant au branchement d'un tube; la Fig. 17 montre, en coupe, un raccord avac bagues de réduction; la Figo 18 est un schéma destiné à la comparaison des rapports entre la profondeur de filet, l'épaisseur du corps fileté du raccord et celle de l'écrou, suivant l'état actuel de la technique et d'après l'inven- tion; les Figso 19 a b, c représentent, en coupe transversale des raccords pour tubes de diamètre différent;
la Fige 20 représente, en partie en coupe et partie en élévation, une autre forme d'exécution d'un raccord, la moitié gauche de la figure
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montrant le raccord avant serrage et la moitié droite après serrage, c'est à dire dans une position assurant l'étanchéitéo la Figo 21 est une vue, en coupe longitudinale, d'une pièce façon- née d'étanchéité profilée, conforme à la Fig. 20 ; la Fig 22 représente, en coupe longitudinde, une pièce d'étan- chéité façonnée en bague cylindrique; la Figo 23 est une vue en coupe partielle, correspondant à la
Fig. 20, une pièce d'étanchéité façonnée suivant la Fig. 21 étant insérée dans le raccord; la Figo 24 est une vue analogue à la précédente, mais avec une pièce d'étanchéité façonnée .suivant la Figo 22 ;
la Figo 25 est une vue en coupe partielle, correspondant aux
Figs. 20 et 22, après serrage du raccord, c'est à dire en position d'é- tanchéité; la Fig. 26 représente, à plus grande échelle, un détail de la
Fig. 25 ; la Figo 27 est une coupe analogue à la Fig 25, mais avec une butée de glissement pour la pièce façonnée d'étanchéité d'après la Fig. 21.
Comme le montrent les Figso 1 et 2, l'étanchéité est réalisée par serrage des écrous la et b sur la pièce médiane 3, les bagues d'étanchéité 2 et 2 venant s'appliquer contre la pièce médiane 3 et les écrous 1 et 1 Ainsi qu'il ressort de la Figo 23, les deux arêtes d'étanchéité annulaires 4 et 5 sont amenées, par serrage de l'écrou 1b, 311 contact étroit avec leurs contre-pièces, il en résulte un serrage superficiel spécifique élevé, qui donne lieu tout d'abord, à une déformation élastique, puis à un fluage de la matière.
Les triangles de matière 4 et 5, dessinés en noir, pénètrent ainsi dans l'espace libre entre le tube b ' la bague d'étanchéité
2b et la pièce médiane 3,de même qu'entre le tube b, la bagne d'étanchéité 2 .et l'écrou 1b, Pour un-;
serrage encore plus énergique de l'écrou 16,la .(or- ceicemplémentaire de poussée ainsi engendrée, est absorbée par ..les arêtes 6 et 7, formant gradin, ce qui évite l'écrasement de la bague d'étanchéité 2b eg,par suite le phénomène connu de striction du tube b, même si celui-ci est à paroi mince Pour les tubes de diamètre important, les gradins 6 et 7 de la fig. 2, destinés à absorber l'effort de dpoussée complémentaire ,sont avantageusement remplacés par des cônes 8 et 9 (Figo 4), ou par des surfaces de butée 10 et 11 (Figo 5) Pour les très hautes pressions, ces dernières sont remplacées par une douille en métal dure
La Figo 6 montre comment la pression superficielle spécifique é- levée peut être obtenue avec des angles de contact différents.
Dans les exemples de réalisation des Figso 7 et 8, la bague d'étan- chéité 2b forme une seule pièce avec la partiemédiane 3 du raccord; à la
Fig. 9, la bague 2b est solidaire de l'écrou 1b,
La Figo 10 montre comment le raccord peut être démonté pour l'en- lèvement ou le remplacement des tubes rigides dans une conduite. Après avoir débloqué ou complètement dévissé les écrous, on fait coulisser vers la gauche la pièce médiane 3 en frappant légèrement sur sa face avant ou sur sa collerette à six-pans 12 jusqu'à ce que l'extrémité du tube à retirer b soit dégagée.
Après mise en place du nouveau tronçon de tube, le raccord est ramené dans sa position initiale, et les deux écrous là et 1b de nouveau serrés.
La Figo 11 représente un raccord, dont la pièce médiane 3 porte un filetage intérieur, l'étanchéité pouvant être réalisée de plusieurs manières différentes, comme le montre le dessin.
Les Figso 12, 13 et 14 montrent, des branchements, réalisa selon
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l'invention sur un élément d'appareil 13, soit avec filetage extérieur, soit avec filetage intérieur; c'est l'élément d'appareil 13 qui remplaee la pièce médiane 3 des raccords précédents.
Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 15, les surfaces de 'butée 10 et 11 de la Figo 5 de la bague sont remplacées par un manchon 14a, 14 établi en un matéraiu différent de celui du cône d'étanchéité
La Fig 16 montre l'application du raccord 3 comme bout de tube ; la pièce médiane est, dans ce cas, avantageusement coniqueo Tout raccord peut ainsi être utilisé tel quel pour le branchement sur un appareil 13; il suffit de la visser dans le filetage usuel de l'appareil, qui présente, de préférence, une feuillure à l'emplacement du joint.
Comme le montre la Fig. 17, un raccord quelconque peut servir de réduction. Il suffit, pour cela, de remplacer, du côté de la réduction la bague d'étanchéité normale par deux rondelles rréductrices 15 et 16 et par la bague d'étanchéité 2b du tube de plus petit diamètre b.
Il va de soi que l'invention s'étend aussi à des tubes dont les extrémités sont rétreintes ou renforcées, par exemple par des manchons, des brides, des collets, etc.....
Le schéma de la Fig 18 montre trois courbes comparatives tracées en coordonnées cartésiennes, concernant la disposition indiquée plus haut, suivant laquelle, pour tous les diamètres de tubes, et pour un pas de 1, la profondeur de filet est égale ou sensiblement égale à la demi-épaisseur du corps fileté du tube à jonctionner ou du raccord.
Les lignes en traits pleins se rapportent aux données correspondant à l'invention, celles en traits discontinus aux données résultant de l'état actuel de la technique,
Il ressort nettement de la Figo 18a que, dans l'état actuel de ¯la technique, on choisit normalement une profondeur de filet et un pas importants même pour des diamètres de tubes relativement petitss, tandis que, diaprés l'invention on cherche à utiliser toujours la même profondeur, de filet, donc le même pas, même pour les gros diamètres de tubes.
La fig 18b montre qu'en ce qui concerne les épaisseurs des corps filetés des raccords, les changements de calibre, dans l'état dela technique, sont encore plus fréquents que pour les profondeurs de fileto La consta- tation ressort de la Fig. 18c pour qui concerne l'épaisseur des corps d'écrou.
L'examen comparé du schéma de la Fig. 18 montre bien les avantages que procure l'invention. Sur les trois courbes de ce schéma les diamètres de tubes sont portés en abscisses ; ordonnées représentent : à la Fig.
18a les profondeurs de filet, à la Figo 18b les épaisseurs de corps des raccords, à, la Fig 18c, celles des écrous de serrage.
La Fig, 19 montre la diminution de longueur du raccord selon l'invention pour des diamètres de tubes croissantso Il, est facjle de se rendre compte que l'on peut même conserver pour tous Iles raccors la même longueur, quel que soit le diamètre du tube, en choisissant, conformément à l'invention, le même pas pour tous les diamètres de tubes.
Il est possible, en pratique, de se contentet de deux à trois pas, ce qui permet, comme l'apprend l'invention, d'utiliser, pour ces deux ou trois pas, des outils universels, et de stocker des pièces de rechange identiques, classées par pas. On sait que, jusqu'à présent, les raccords des types connus nécessitaient une grande variété d'outils et qu'il fallait en maintenir un très grand nombre de types en stock. L'invention permet, en pratique, de se contenter d'un seul pas, choisi en moyenne entre 1 et
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0,5.
La Figo 20 représente, partie en élévation, partie en coupe, une autre forme d'exécution du raccord selon l'invention, la moitié gauche de la figure correspondait à la position des pièces un peu avant le serrage, et la moitié droite à la position lorsque l'étanchéité àété réalisée.
Le raccord comporte également une pièce médiane 3 formant manchon, dont la périphérie est munie d'une collerette six-pans 120
Le manchon 3 est glissé sur les extrémités des deux tubes a et b qui doivent être raccordés de façon étancheoEtant donné que la périphérie de ces tubes peut être irrégulière et que, de plus, on peut et on doit tenir compte de tolérances non négligeables, il existe un jeu 5 entre le manchon 3 et la périphérie des tubes a et bo
A ses extrémités, le manchon 3 présente des surfaces coniques d'appui 17, 17' Les écrous la et 1b présentent des surfaces analogues 18, 18', Entre le manchon 3 et les écrous la et 1b, sont disposées des bagues intermédiaires de pression 19, 19', et les pièces d'étanchéité proprement dites 20, 20',Celles-ci peuvent présenter la forme, soit d'un chapeau (Figo 21),
soit d'une douille cylindrique (Fig. 22).
Comme le montre la Fige 23, la face extérieure du chapeau s'ap- plique contre la surface conique d'appui 17, et la pièce façonnée 20 contre la bague intermédiaire de pression 19- Dès que, par suite du vissage de l'écrou 1b, la bague intermédiaire 19 se déplace en direction de la surface d'appui 17, il se produit une cambrure du chapeau 20, jusqu'à ce que son arête inférieure 21 vienne toucher le tube a (Figo 25 et 26), Ce contact par l'arête donne naissance à une pression spécifique superficielle élevée, qui détermine le fluage du métal. Tout se passe alors comme s'il y avait une soudure, ce qui assure une étanchéité absolue du joint.
Il en est de même:, lorsque la pièce façonnée 20 présente la forme d'une douille cylindrique, comme représenté aux Figso 22 et 23. Par suite de l'inclinaison de la surface d'appui 17, il se produit d'abord, au ser- rage de l'écrou 1b, une déformation par courbure de la douille 20, comme représenté à la Fige 23, 1 action se poursuivant ensuite comme la montre la Figo 25.
La Figo 26 montre, à plus grande échelle, l'action qui s'exerce entre les surfaces d'appui 17 et 18 et la pièce façonnée d'étanchéité 20, par l'intermédiaire de la bague de pression 190 Il en ressort que la pièce façonnée 19 se déforme tout d'abord coniquement au long de la surface d'appui 17, jusqu'à ce que son arête 21 vienne reposer sur le tube b L'ef- fet de poussée est déclenché par l'écrou 1b, par l'intermédiaire de la ba- gue intermédiaire 19, et ce par suite de l'application de l'arête exté- rieure supérieure de cette dernière contre la face conique 18 de l'écrou 1b, La surface conique assure en même temps le centrage de la bague de pression 190
La bague de pression 19 porte une saillie annulaire 22,
de qui empêche la pièce 20 de remonter pendant le serrageo
Lorsque la matière constituant la bague 19 a subi une déformation suffisante, le jeu 23 existant entre la bague 19 et la périphérie du tube b est rempli par le métal de ladite bague, comme l'indique la Figo 25, ce qui évite, en même temps, tout risque de pliage du raccord, même si les tu- bes a et b présentent un défaut dans leur forme circulaire et des différen- ces de diamètre.
Il est important que le point 21, qui est la projection de l'arête
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intérieure de la pièce façonnée 20, se trouve à droite du point 24, projec- tion de l'extrémité inférieure de la surface d'appai 17, vu en direction de la poussée qui s'exerce dans le sens de la flèche 25 ; il pourrait ' se produire un glissement de la pièce façonnée 20 vers la fente s, surtout lorsque les différences de dimension sont importantes. Dans le cas limite, la cote 26 est égale à zéro. Dans le même ordre d'idées, il importe que l'épaisseur 27 de la pièce façonnée 20 soit supérieure à la largeur 28 de la fente So Une correction peut être effectuée en faisant varier l'an- gle que la surface d'appui 17 forme avec l'axe longitudinal de tube.
Comme le montre la Fig. 27, il est possible, en allongeant la saillie annulaire 22, de limiter la course de la bague de pression 19, puisque la saillie 22 vient s'appliquer contreDa face frontale 29 du man- chon 3, dès que l'étanchéité absolue est atteinteo Ceci permet d'éviter tout risque de striction ou d'écrasement du tube b, et, par corrélation, du tube a, en cas de serrage exagéré des écrous.
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The invention relates to a fitting for tubes, comprising the application of sealing surfaces acting according to the principle of wedges, and which is suitable, more particularly, for welded tubes or other tubes, having large dimensional tolerances. .
The invention is characterized essentially by the fact that between the wedge-conical face of a fitting enclosing the tube to be sealed and a pressure surface, which may be constituted by a nut, is fitted a shaped part of 'ring-shaped seal, which, when the pressure surface is tightened, undergoes a conical deformation in the direction of the tube to be sealed until the inner edge of the shaped part comes into contact with said tube, and that, under the effect of the increase in the clamping pressure, there is produced a completely sealed filling, by creep, of the annular space existing between the tube to be connected and the sealing shaped part .
The shaped sealing piece is, more particularly, constituted by a cylindrical sleeve, the internal diameter of which is slightly greater than the external diameter of the tube to be connected.
The sealing shaped piece may also be in the form of a hat conforming to the conical wedge surface.
In order to ensure the centering and uniformity of the distribution of the forces, it is recommended to provide, between the sealing shaped part and the pressure surface, a cylindrical intermediate pressure ring, against the outer edge. of which the conical shaped pressure surface acts. This intermediate pressure ring also has the effect of preventing the sealing shaped part from rotating at the same time as the nut.
The intermediate pressure ring advantageously has a shoulder or other stop element, intended to prevent the shaped part from escaping outwards during the tightening of the fitting.
It is further recommended that the intermediate pressure ring be made of a material of sufficiently low hardness that, during the tightening of the sealing shaped part, an application of the material occurs by deformation of the material. the internal bore of said intermediate ring against the external periphery of the tube to be sealed.
In order to ensure creep deformation of the shaped sealing part, which is preferably metallic, the thickness thereof, whether in the form of a socket or a cap, must be equal to or greater than the space between the inner periphery of the fitting and the outer periphery of the pipe to be connected. In addition, the conical sealing surface of the fitting must form, with the longitudinal axis of the tube, an angle sufficiently small (preferably 30 to 45), so that the center of the sealing ring by relative to the tube is ensured during tightening.
The edge of the sealing ring, which comes to rest on the tube to be connected, must also be located, in the direction of tightening, upstream of the vertical projection of the top of the sealing surface of the middle part of the fitting.
The inside diameter of the. cylindrical intermediate ring is advantageously slightly greater than the internal diameter of the middle part of the connector.
In a particular embodiment of the invention, the joint faces of the shaped sealing part and of the nut form,
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with those of the fitting, an angle the apex of which is on the periphery of the tube to be connected. This peak can also be found just above this periphery.
The angle formed by the two joint surfaces is advantageously relatively large. The shaped sealing piece which slides axially during the execution of the joint also fills, in the region of said apex, by creep, with the material under the action of tightening and pressure, the annular space existing between the tube and the outer fitting.
The seal ring is preferably entically shaped on both sides, so that when the seal faces are tightened, material creep occurs on both wedge-shaped parts. The middle part of the connector can be made integral with the tubing of the instrument or of the device to be connected, to form a common part. This can then be threaded and the corresponding nut has an external thread. Instead of having a second tube connection, the junction piece can also be joined directly to the device, for example by screwing.
The creep of the material is made possible by the fact that the sliding forces, during tightening by screwing, generate, on the annular sealing edge, a very high surface pressure.
In all the joints or fittings for tubes known hitherto, it should be noted that, either for each tube diameter, or also for each group of tube diameters, the material thicknesses, or those at the end of the thread, increase substantially, when the diameter of the tube becomes larger with respect to the depth and, consequently, to the pitch of the thread used, it follows that as the diameter increases of the tube, the length and the thickness of the increasing fitting,
hence a higher expenditure on raw material and labor. In addition, storage and transport fraud are becoming more and more important.
According to the invention, it has been found that by observing a certain number of rules, it is possible to make fittings or junctions of tubes with a somewhat universal thread and, consequently, to obtain a minimum length and thickness for these parts. This results in a considerable saving in raw material and labor, a reduction in the tools required and a simplification of the machining itself. For all the diameters of tubes commonly encountered, the fittings according to the invention p can be manufactured using the same dies, both as regards the middle junction piece and the camel nut serving to generate the pressure. Clamping.
The arrangement according to the invention even makes it possible to choose the same overall length for the fittings of the most diverse diameters, which represents a very particular advantage when laying the pipes.
According to one characteristic of the invention, the thread depth, for all the diameters of tubes, may, for a pitch of 1, be equal or substantially equal to the half-thickness of the threaded body of the tube to be joined or the fitting and, if applicable, the body of the cap nut of the fitting or the counterpart of the piping; it may be equal or substantially equal to a third of said thicknesses for a pitch of 0.75 to a quarter for a pitch of 0.6 or to a fifth for a pitch of 0.5-
Normally this can be achieved by giving the threaded body of the pipe to be joined, for all pipe diameters, a thickness equal to a small multiple of the thread depth, depending on the pitch chosen.
With this in mind, it is advantageous to choose a depth of
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0.65 mm thread, which corresponds to a pitch equal to 1, or a shallower depth.
The connector according to the invention is suitable for tubes of all types, both precision and welded, and even for high pressures. The advantages of the invention are particularly noticeable for welded tubes, which are always subject to large dimensional tolerances, because even if the ends of the tubes to be connected in a leaktight manner exhibit significant differences in diameter, and even if their periphery deviates from the circular shape, as a result of the metal creep resulting from the extremely high specific surface pressure on the application edge of the shaped sealing piece, such a tight bond occurs and tight, corresponding to a strong weld, between the conical wedge surface of the connecting piece and the pipe to be connected, that, even,
for pressures significantly exceeding the limit load of the tubes to be joined, no leakage occurs in the fitting itself. When ... - the tubes to be connected have a defect in their circulating shape and differences in diameter, a particular difficulty results from the fact that the parts of the fitting (the middle part and the two clamping members, in particular the nuts) must present a relatively large play with respect to the tubes, which play constitutes a space ' annular that must fill, in a completely sealed manner, the part born of sealing.
Various exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows, in section, a complete fitting with sealing ring with wedge-shaped ridges; FIG. 2 is a partial view on a larger scale of FIG. 1
Fig. 3 is a section corresponding to Fig. 2, after compression of the sealing ring; Fig. 4 is a view similar to FIG. 2, but with a different size sealing ring; Fig. 5 is a section of Figure 2; Fig. 6 is a section of Fig. 1;
Figs, 7 and 8 show, in section, a connector according to the invention, of different arrangement; Fig. 9 is a section corresponding to Figs. 7 and 8; fig. 10 is a sectional view, corresponding to FIG. 1, the connector being pushed back to one side;
FIG. 11 represents in section, a connector similar to that of FIG. l, but provided with upa internal thread; Figures 12, 13 and 14 show, in section, various embodiments of fittings for connection to apparatus; Fig. 15 is a view corresponding to FIG. 5, but with an auxiliary sleeve arranged above the sealing ring. Fig. 16 shows, in section, a fitting for connecting a tube; Fig. 17 shows, in section, a connection with reduction rings; Fig. 18 is a diagram intended for the comparison of the relationships between the thread depth, the thickness of the threaded body of the fitting and that of the nut, according to the current state of the art and according to the invention ; Figs. 19 a b, c represent, in cross section, fittings for tubes of different diameter;
Fig. 20 shows, partly in section and partly in elevation, another embodiment of a connector, the left half of the figure
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showing the connection before tightening and the straight half after tightening, that is to say in a position ensuring the tightness o Fig. 21 is a view, in longitudinal section, of a shaped piece of profiled sealing, conforming to the Fig. 20; FIG. 22 shows, in longitudinal section, a sealing piece shaped as a cylindrical ring; Fig. 23 is a partial sectional view, corresponding to
Fig. 20, a sealing piece shaped according to FIG. 21 being inserted into the fitting; Fig. 24 is a view similar to the previous one, but with a sealing piece shaped following Fig. 22;
Fig. 25 is a partial sectional view, corresponding to
Figs. 20 and 22, after tightening the connection, that is to say in the sealing position; Fig. 26 shows, on a larger scale, a detail of the
Fig. 25; Fig. 27 is a section similar to Fig. 25, but with a sliding stop for the sealing shaped piece according to Fig. 21.
As shown in Figs 1 and 2, the sealing is achieved by tightening the nuts 1a and b on the middle part 3, the sealing rings 2 and 2 coming to rest against the middle part 3 and the nuts 1 and 1 As can be seen from Fig. 23, the two annular sealing edges 4 and 5 are brought, by tightening the nut 1b, 311 into close contact with their counterparts, resulting in a high specific surface tightening, which gives rise first of all to an elastic deformation, then to a creep of the material.
The triangles of material 4 and 5, drawn in black, thus enter the free space between the tube b 'the sealing ring
2b and the middle part 3, as well as between the tube b, the seal 2. And the nut 1b, For a-;
even more energetic tightening of the nut 16, the. (additional thrust element thus generated, is absorbed by .. the edges 6 and 7, forming a step, which prevents crushing of the sealing ring 2b eg, consequently the known phenomenon of necking of the tube b, even if the latter is thin-walled For tubes of large diameter, the steps 6 and 7 of FIG. 2, intended to absorb the additional thrust force, are advantageously replaced by cones 8 and 9 (Figo 4), or by stop surfaces 10 and 11 (Figo 5) For very high pressures, the latter are replaced by a hard metal bush
Figo 6 shows how the high specific surface pressure can be obtained with different contact angles.
In the embodiments of Figures 7 and 8, the sealing ring 2b forms a single piece with the middle part 3 of the connector; to the
Fig. 9, the ring 2b is integral with the nut 1b,
Figo 10 shows how the fitting can be disassembled for the removal or replacement of rigid tubes in a pipeline. After having released or completely unscrewed the nuts, the middle part 3 is slid to the left by tapping lightly on its front face or on its hexagonal collar 12 until the end of the tube to be removed b is released. .
After placing the new section of tube, the fitting is returned to its initial position, and the two nuts there and 1b tightened again.
Figo 11 shows a fitting, the middle part 3 of which has an internal thread, the sealing being able to be achieved in several different ways, as shown in the drawing.
Figs 12, 13 and 14 show connections made according to
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the invention on an appliance element 13, either with external thread or with internal thread; it is the device element 13 which replaee the middle part 3 of the previous fittings.
In the exemplary embodiment of FIG. 15, the stop surfaces 10 and 11 of Fig. 5 of the ring are replaced by a sleeve 14a, 14 made of a material different from that of the sealing cone
Fig. 16 shows the application of fitting 3 as the end of the tube; the middle part is, in this case, advantageously conical. Any connector can thus be used as it is for connection to a device 13; it suffices to screw it into the usual thread of the device, which preferably has a rebate at the location of the seal.
As shown in Fig. 17, any fitting can serve as a reduction. For this, it suffices to replace, on the reduction side, the normal sealing ring by two reduction washers 15 and 16 and by the sealing ring 2b of the tube of smaller diameter b.
It goes without saying that the invention also extends to tubes whose ends are constricted or reinforced, for example by sleeves, flanges, collars, etc .....
The diagram of Fig 18 shows three comparative curves plotted in Cartesian coordinates, concerning the arrangement indicated above, according to which, for all the diameters of tubes, and for a pitch of 1, the thread depth is equal or substantially equal to the half-thickness of the threaded body of the pipe to be joined or of the fitting.
The solid lines refer to the data corresponding to the invention, those in broken lines to the data resulting from the current state of the art,
It emerges clearly from Figo 18a that, in the current state of the art, one normally chooses a depth of thread and an important pitch even for relatively small diameters of tubes, while, according to the invention one seeks to use always the same depth, thread, therefore the same pitch, even for large diameters of tubes.
Fig. 18b shows that with regard to the thicknesses of the threaded bodies of the fittings, changes in gauge, in the state of the art, are even more frequent than for thread depths. The observation emerges from Fig. 18c for the thickness of the nut bodies.
Comparative examination of the diagram of FIG. 18 clearly shows the advantages provided by the invention. On the three curves of this diagram, the tube diameters are plotted on the abscissa; ordinates represent: in FIG.
18a the thread depths, in Figo 18b the body thicknesses of the fittings, in Fig 18c those of the clamping nuts.
Fig, 19 shows the reduction in length of the connector according to the invention for increasing tube diameters. It is easy to realize that it is even possible to keep the same length for all islands, regardless of the diameter of the tube. tube, by choosing, in accordance with the invention, the same pitch for all tube diameters.
It is possible, in practice, to be satisfied with two to three steps, which makes it possible, as the invention learns, to use, for these two or three steps, universal tools, and to store spare parts. identical, sorted by step. It is known that, until now, fittings of known types required a wide variety of tools and that it was necessary to keep a very large number of types in stock. The invention allows, in practice, to be satisfied with a single step, chosen on average between 1 and
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0.5.
Fig. 20 shows, part in elevation, part in section, another embodiment of the connector according to the invention, the left half of the figure corresponded to the position of the parts a little before tightening, and the right half to the position when the seal has been achieved.
The connector also comprises a middle part 3 forming a sleeve, the periphery of which is provided with a hexagonal flange 120.
The sleeve 3 is slipped over the ends of the two tubes a and b which must be connected tightly. Since the periphery of these tubes can be irregular and, moreover, one can and must take into account non-negligible tolerances, it there is a clearance 5 between the sleeve 3 and the periphery of the tubes a and bo
At its ends, the sleeve 3 has conical bearing surfaces 17, 17 'The nuts 1a and 1b have similar surfaces 18, 18', Between the sleeve 3 and the nuts 1a and 1b, intermediate pressure rings are arranged. 19, 19 ', and the sealing parts themselves 20, 20', These can have the form of either a cap (Figo 21),
or a cylindrical bush (Fig. 22).
As shown in Fig. 23, the outer face of the bonnet rests against the conical bearing surface 17, and the shaped piece 20 against the intermediate pressure ring 19. As soon as, following the screwing of the nut 1b, the intermediate ring 19 moves in the direction of the bearing surface 17, there is an arching of the cap 20, until its lower edge 21 comes into contact with the tube a (Fig. 25 and 26), This contact by the edge gives rise to a high specific surface pressure, which determines the flow of the metal. Everything then happens as if there was a weld, which ensures absolute tightness of the joint.
It is the same :, when the shaped piece 20 has the shape of a cylindrical bush, as shown in Figs. 22 and 23. As a result of the inclination of the bearing surface 17, it first occurs, when tightening the nut 1b, a deformation by curvature of the sleeve 20, as shown in Fig. 23, 1 action then continuing as shown in Fig. 25.
Fig. 26 shows, on a larger scale, the action which is exerted between the bearing surfaces 17 and 18 and the sealing shaped part 20, by means of the pressure ring 190 It emerges that the shaped part 19 first of all deforms conically along the bearing surface 17, until its edge 21 comes to rest on the tube b The thrust effect is triggered by the nut 1b, by through the intermediate ring 19, and this as a result of the application of the upper outer edge of the latter against the conical face 18 of the nut 1b, The conical surface ensures at the same time the centering of the pressure ring 190
The pressure ring 19 carries an annular projection 22,
which prevents part 20 from rising during tightening
When the material constituting the ring 19 has undergone sufficient deformation, the clearance 23 existing between the ring 19 and the periphery of the tube b is filled with the metal of said ring, as shown in Fig. 25, which at the same time avoids time, there is any risk of the fitting bending, even if the tubes a and b have a defect in their circular shape and differences in diameter.
It is important that point 21, which is the projection of the edge
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interior of the shaped part 20, is to the right of point 24, projection of the lower end of the landing surface 17, seen in the direction of the thrust exerted in the direction of arrow 25; slipping of the workpiece 20 towards the slot s could occur, especially when the dimensional differences are large. In the borderline case, the dimension 26 is equal to zero. In the same vein, it is important that the thickness 27 of the shaped part 20 is greater than the width 28 of the slot So A correction can be made by varying the angle of the bearing surface 17 shape with the longitudinal tube axis.
As shown in Fig. 27, it is possible, by lengthening the annular projection 22, to limit the stroke of the pressure ring 19, since the projection 22 comes to rest against the end face 29 of the sleeve 3, as soon as absolute tightness is reached. This makes it possible to avoid any risk of necking or crushing of the tube b, and, by correlation, of the tube a, in the event of excessive tightening of the nuts.