EP0231213B1

EP0231213B1 - Hydraulic expansion tool for tubular element

Info

Publication number: EP0231213B1
Application number: EP86904054A
Authority: EP
Inventors: Jean Emile Widart
Original assignee: Cockerill Mechanical Industries SA
Current assignee: Cockerill Mechanical Industries SA
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1986-07-17
Publication date: 1992-01-02
Anticipated expiration: 2006-07-17
Also published as: US4802273A; WO1987000457A1; DE3683281D1; JPS63500787A; ATE71003T1; US4901551A; EP0231213A1

Abstract

PCT No. PCT/BE86/00024 Sec. 371 Date Feb. 26, 1987 Sec. 102(e) Date Feb. 26, 1987 PCT Filed Apr. 17, 1986 PCT Pub. No. WO87/00457 PCT Pub. Date Jan. 29, 1987.To an elongate body (1) having preferably an adjustable length, seals (2, 3) are fixed. The seals comprise a skirt (22) forming a crown which surrounds a body portion at a small distance from the surface thereof, the skirt being made of a material having a flexibility sufficient to be slightly reduced in diameter when the tool is introduced into a tubular element to be expanded. The skirts of the two seals may be interconnected, thus outwardly delimiting an internal ring-shaped chamber (20) intended to receive an expansion fluid.

Description

Dans la fabrication de nombreux équipements industriels (échangeurs de chaleur, générateurs de vapeur, tubes autofrettés, par exemple), il est nécessaire de pratiquer une expansion d'éléments tubulaires afin de monter et fixer ces éléments tubulaires. Ceux-ci ont des diamètres et des épaisseurs très variables. A titre indicatif, les tubes de générateurs de vapeur pour centrales nucléaires ont des diamètres de l'ordre de 20 mm et une épaisseur de paroi de l'ordre de 1 mm alors que certains tubes autofrettés dans des machines de défense ont des diamètres de l'ordre de 100 à 200 mm avec une épaisseur de paroi de l'ordre de 40 à 80 mm.In the manufacture of many industrial equipment (heat exchangers, steam generators, autofrettés tubes, for example), it is necessary to practice an expansion of tubular elements in order to mount and fix these tubular elements. These have very variable diameters and thicknesses. As an indication, the tubes of steam generators for nuclear power plants have diameters of the order of 20 mm and a wall thickness of the order of 1 mm while certain self-fretted tubes in defense machines have diameters of l '' from 100 to 200 mm with a wall thickness of about 40 to 80 mm.

Un procédé courant pour réaliser l'expansion d'éléments tubulaires est le mandrinage hydraulique. De façon classique, le mandrinage hydraulique se fait à l'aide d'un mandrin que l'on introduit dans le tube à expanser et qu'on alimente en fluide sous pression. Un mandrin exemplaire se trouve décrit dans le document EP-A-0 177 045 constituant l'art anterieur selon l'article 54(3) CBE. Le mandrin est muni de joints annulaires de très petite section qui ferment de façon étanche les extrémités de la chambre d'expansion hydraulique annulaire formée entre la face interne d'un tube à expanser et la surface extérieure du mandrin lorsque celui-ci se trouve en place à l'intérieur dudit tube. De tels joints, à diamètre et section constants, ne permettent pas d'assurer systématiquement un contact satisfaisant avec la face interne du tube lorsque celui-ci a un diamètre qui varie suivant les tolérances de fabrication usuelles. De ce fait, il doit souvent être fait usage de plusieurs mandrins et joints de diamètres différents pour suivre les variations du diamètre intérieur des tubes. De plus, si le diamètre minimum pour un tube correspond au diamètre maximum du trou qui doit recevoir le tube, il peut encore se produire une fuite au joint et, par ailleurs, le tube peut ne pas être suffisamment mandriné contre la paroi du trou.A common process for achieving expansion of tubular elements is hydraulic mandrel. Conventionally, hydraulic mandrels are carried out using a mandrel which is introduced into the tube to be expanded and which is supplied with fluid under pressure. An exemplary mandrel is described in document EP-A-0 177 045 constituting the prior art according to article 54 (3) EPC. The mandrel is provided with very small section annular seals which seal the ends of the annular hydraulic expansion chamber formed between the internal face of a tube to be expanded and the external surface of the mandrel when the latter is in place inside said tube. Such seals, with constant diameter and section, do not systematically ensure satisfactory contact with the internal face of the tube when the latter has a diameter which varies according to the usual manufacturing tolerances. As a result, it is often necessary to make use of several mandrels and seals of different diameters to follow variations in the internal diameter of the tubes. In addition, if the minimum diameter for a tube corresponds to the maximum diameter of the hole which must receive the tube, there may still be a leak at the joint and, moreover, the tube may not be sufficiently mandrel against the wall of the hole.

Enfin, étant donné le petit diamètre des joints (généralement de l'ordre de 1 à 2 mm), la déformée du tube, entre la partie mandrinée et la partie non mandrinée, est fort accusée. Il se développe dès lors des tensions importantes dans cette zone et, pendant la durée de vie de l'équipement, il peut se développer des fissurations qui pénalisent la fiabilité de l'équipement, nécessitent l'arrêt des installations et le bouchonnage des tubes déficients.Finally, given the small diameter of the joints (generally of the order of 1 to 2 mm), the deformation of the tube, between the mandrel part and the non-mandrel part, is very marked. As a result, significant tensions develop in this area and, during the life of the equipment, cracks can develop which penalize the reliability of the equipment, necessitate the stopping of the installations and the plugging of the defective tubes. .

Par le document US-A-4 467 630, on connaît un outil d'expansion hydraulique pour élément tubulaire, comportant un corps allongé portant des joints destinés à s'adapter contre la surface intérieure d'un élément tubulaire à expanser, chaque corps comprenant une tête fixée sur la surface du corps allongé et une jupe formant une couronne qui entoure une partie du corps allongé à une faible distance de la surface extérieure de celui-ci, la jupe étant constituée d'un matériau ayant une souplesse suffisante pour pouvoir se restreindre en diamètre lorsque l'outil se trouve introduit dans un élément tubulaire.Document US-A-4 467 630 discloses a hydraulic expansion tool for tubular element, comprising an elongated body carrying seals intended to adapt against the interior surface of a tubular element to be expanded, each body comprising a head fixed on the surface of the elongated body and a skirt forming a crown which surrounds a part of the elongated body a short distance from the external surface thereof, the skirt being made of a material having sufficient flexibility to be able restrict in diameter when the tool is inserted into a tubular element.

Un tel outil convient dans les cas où l'on utilise des pressions relativement faibles, ce qui n'est pas possible que pour réaliser l'expansion d'éléments tubulaires de faible épaisseur. Par contre, cet outil connu est inapplicable lorsque l'on utilise des hautes pressions comme cela est nécessaire pour réaliser l'expansion d'éléments tubulaires de forte épaisseur. Dans ces cas, en effet, le joint en matériau souple risquerait de plastifier sous l'effet de la pression.Such a tool is suitable in cases where relatively low pressures are used, which is not possible except to achieve the expansion of elements tubular thin. By cons, this known tool is inapplicable when using high pressures as is necessary to achieve the expansion of tubular elements of great thickness. In these cases, in fact, the flexible material seal may plasticize under the effect of pressure.

La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des outils d'expansion hydraulique connus et de proposer un outil d'expansion utilisable avec de hautes pressions.The present invention aims to overcome the drawbacks of known hydraulic expansion tools and to provide an expansion tool usable with high pressures.

Ce but est atteint grâce à l'invention par un outil d'expansion hydraulique pour élément tubulaire, comprenant un corps allongé portant des joints destinés à s'adapter contre la surface intérieure d'un élément tubulaire à expanser, chaque joint comprenant une tête fixée sur la surface du corps allongé et une jupe formant une couronne qui entoure une partie du corps allongé à une faible distance de la surface extérieure de celui-ci, la jupe étant constituée d'un matériau ayant une souplesse suffisante pour pouvoir se rétreindre en diamètre lorsque l'outil se trouve introduit dans un élément tubulaire, les jupes d'au moins une paire de joints étant reliées entre elles pour délimiter extérieurement au moins une chambre interne annulaire destinée à recevoir un fluide d'expansion, un tel outil étant connu du EP-A- 0177045 lequel outil est remarquable en ce que les joints sont enserrés entre deux bagues constituées de plusieurs secteurs jointifs, les bagues étant maintenues par des organes de compression fixés sur le corps allongé, et en ce qu'un couvre-joint interne est disposé entre les joints et les bagues pour éviter l'extrusion du joint souple entre les secteurs consécutifs des bagues.This object is achieved thanks to the invention by a hydraulic expansion tool for tubular element, comprising an elongated body carrying seals intended to adapt against the interior surface of a tubular element to be expanded, each seal comprising a fixed head. on the surface of the elongated body and a skirt forming a crown which surrounds a part of the elongated body a short distance from the external surface thereof, the skirt being made of a material having sufficient flexibility to be able to shrink in diameter when the tool is inserted into a tubular element, the skirts of at least one pair of joints being connected together to delimit externally at least one annular internal chamber intended to receive an expansion fluid, such a tool being known from EP-A- 0177045 which tool is remarkable in that the seals are sandwiched between two rings made up of several joined sectors, the rings being held by compression members fixed on the elongated body, and in that an internal joint cover is disposed between the seals and the rings to avoid extrusion of the flexible seal between the consecutive sectors of the rings.

Une enveloppe cylindrique peut être glissée autour de ces bagues pour servir de répartiteur de déformation entre les secteurs de bague et un élément tubulaire à expanser, l'enveloppe cylindrique comportant avantageusement des entailles réparties sur sa paroi.A cylindrical casing can be slid around these rings to serve as a distortion distributor between the ring sectors and a tubular element to expand, the cylindrical envelope advantageously comprising notches distributed on its wall.

Dans un mode de réalisation particulier, les bagues enserrent une bague médiane ayant une plus grande rigidité que les bagues latérales.In a particular embodiment, the rings enclose a middle ring having greater rigidity than the side rings.

L'invention est exposée dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels :

la figure 1 représente un outil d'expansion hydraulique typique,
la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation de l'outil d'expansion hydraulique conforme à l'invention,
la figure 3 est une vue en coupe axiale illustrant une variante d'exécution d'un joint,
la figure 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3,
les figures 5 et 6 sont des vues, respectivement en élévation longitudinale et de côté, d'un exemple d'exécution d'une enveloppe utilisée avec le joint monté dans les figures 2 et 3,
la figure 7 est une vue en coupe axiale illustrant une autre variante d'exécution d'un joint
la figure 8 est une coupe transversale suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7,
la figure 9 représente une variante d'exécution de l'outil d'expansion montré dans la figure 3.

The invention is set out in the following with reference to the attached drawings in which:

FIG. 1 represents a typical hydraulic expansion tool,
FIG. 2 is a view in axial section of an embodiment of the hydraulic expansion tool according to the invention,
FIG. 3 is a view in axial section illustrating an alternative embodiment of a seal,
FIG. 4 is a cross section along the line IV-IV of FIG. 3,
Figures 5 and 6 are views, respectively in longitudinal and side elevation, of an exemplary embodiment of an envelope used with the seal mounted in Figures 2 and 3,
Figure 7 is an axial sectional view illustrating another alternative embodiment of a seal
FIG. 8 is a cross section along the line VIII-VIII of FIG. 7,
FIG. 9 represents an alternative embodiment of the expansion tool shown in FIG. 3.

Comme montré à la figure 1, un outil d'expansion hydraulique typique comprend un corps allongé ou axe 1 portant à ses extrémités deux joints 2 et 3. Le corps 1 est composé par exemple de trois parties 1A, 1B, 1C vissées l'une dans l'autre. La longueur du corps 1, et partant la distance entre les joints 2 et 3, est ajustable par vissage adéquat des parties 1A et 1C dans la partie médiane 1B avec éventuellement interposition de rondelles. Le joint 2 est serré contre une extrémité du corps 1 par un organe de compression 4 fixé intérieurement dans le corps. Au-dessus de l'organe de compression 4 est monté un organe de raccord 5 pour le raccordement de l'outil à un groupe hydraulique destiné à alimenter l'outil en fluide sous pression. L'organe de raccord 5 et l'organe de compression 4 sont traversés axialement par un conduit d'amenée de fluide 6 qui communique avec un conduit de fluide d'expansion 7 ménagé dans le corps 1 et débouchant à la surface latérale extérieure du corps par des orifices 10. Le joint 3 est serré contre l'autre extrémité du corps 1 par un organe de compression 8 fixé intérieurement dans le corps 1 et devant l'organe de compression 8 est fixée la tête d'introduction 9. Les joints comportent une tête cylindrique ou tronconique 21 fixée sur le corps 1 et une jupe 22 qui forme une couronne entourant une partie du corps 1 à une faible distance de la surface extérieure de celui-ci. La jupe a une épaisseur qui décroît vers son bord extérieur et une zone marginale qui a un diamètre extérieur légèrement plus grand que le diamètre intérieur d'un tube à expanser T. A son bord extérieur, la jupe 22 du joint présente de préférence un biseau 25 pour faciliter l'introduction dans un tube. La jupe 22 est avantageusement constituée d'une matière souple ou relativement souple de manière qu'elle puisse se rétreindre légèrement en diamètre lorsqu'elle se trouve introduite dans un tube à expanser.As shown in Figure 1, a typical hydraulic expansion tool comprises an elongated body or axis 1 carrying at its ends two seals 2 and 3. The body 1 is composed for example of three parts 1A, 1B, 1C screwed one in the other. The length of the body 1, and hence the distance between the seals 2 and 3, is adjustable by adequate screwing of the parts 1A and 1C in the middle part 1B with possibly the interposition of washers. The seal 2 is clamped against one end of the body 1 by a compression member 4 fixed internally in the body. Above the compression member 4 is mounted a connecting member 5 for connecting the tool to a hydraulic unit intended to supply the tool with pressurized fluid. The connection member 5 and the compression member 4 are axially traversed by a fluid supply conduit 6 which communicates with an expansion fluid conduit 7 formed in the body 1 and opening onto the external lateral surface of the body by holes 10. The seal 3 is clamped against the other end of the body 1 by a compression member 8 fixed internally in the body 1 and in front of the compression member 8 is fixed the introduction head 9. The seals include a cylindrical or frustoconical head 21 fixed to the body 1 and a skirt 22 which forms a crown surrounding a part of the body 1 at a short distance from the outer surface thereof. The skirt has a thickness which decreases towards its outside edge and a marginal zone which has an outside diameter slightly larger than the inside diameter of a tube to be expanded T. At its outside edge, the skirt 22 of the joint preferably has a bevel 25 to facilitate introduction into a tube. The skirt 22 is advantageously made of a flexible or relatively flexible material so that it can shrink slightly in diameter when it is inserted into a tube to be expanded.

La forme géométrique et la composition de la matière de la jupe peuvent être adaptées à chaque application spécifique. On peut concevoir une jupe en matière extrêmement souple pour des expansions importantes sous pression peu élevée ou une jupe en matière relativement souple pour des expansions modérées sous très haute pression. On peut également concevoir une jupe à matériaux multiples pour d'autres cas. De même, la forme géométrique de la jupe peut être spécifique à la déformée que l'on veut obtenir sur l'élément tubulaire après expansion hydraulique.The geometric shape and the composition of the skirt material can be adapted to each specific application. One can design a skirt of extremely flexible material for large expansions under low pressure or a skirt of relatively flexible material for moderate expansions under very high pressure. We can also design a multi-material skirt for other cases. Likewise, the geometric shape of the skirt can be specific to the deformation which it is desired to obtain on the tubular element after hydraulic expansion.

Pour en améliorer le cas échéant la souplesse, la jupe 22 des joints peut être sectionnée d'entailles de faible largeur. Ces entailles permettent à la jupe du joint de suivre une déformation radiale importante du tube à expanser tout en restant en comportement élastique. Cette option est avantageuse dans les cas où la matière utilisée pour la jupe 22 ne pourrait, si la jupe était réalisée sans entailles, suivre une déformation importante sans plastifier.To improve flexibility if necessary, the skirt 22 of the joints can be sectioned with notches of small width. These notches allow the skirt of the joint to follow a significant radial deformation of the tube to be expanded while remaining in elastic behavior. This option is advantageous in cases where the material used for the skirt 22 could not, if the skirt were made without cuts, undergo a significant deformation without plasticizing.

La réalisation du joint en forme de jupe confère au joint une souplesse qui permet une adaptation parfaite aux variations de diamètre des tubes. Ce comportement souple et élastique assure que les tubes soient toujours adéquatement mandrinés quelles que soient les tolérances de fabrication portant sur le diamètre des tubes et sur le diamètre des trous recevant ces tubes.The realization of the skirt-shaped joint gives the joins a flexibility that allows perfect adaptation to variations in tube diameter. This flexible and elastic behavior ensures that the tubes are always properly cored whatever the manufacturing tolerances relating to the diameter of the tubes and the diameter of the holes receiving these tubes.

De plus, la transition entre la partie mandrinée et la partie non mandrinée d'un tube présente une géométrie beaucoup plus douce que dans le mandrinage classique. En particulier, la forme de la jupe des joints peut être calculée de telle sorte que la déformée du tube n'induise pas dans celui-ci de tensions menant à la fissuration du tube; ceci augmente la fiabilité de l'équipement et évite des arrêts d'installation avec bouchonnage des tubes déficients.In addition, the transition between the mandrel part and the non-mandrel part of a tube has a much smoother geometry than in conventional mandrel. In particular, the shape of the skirt of the joints can be calculated so that the deformation of the tube does not induce therein tensions leading to cracking of the tube; this increases the reliability of the equipment and avoids installation stoppages with corking of the defective tubes.

Enfin, en raison de la grande souplesse du joint, qui permet à celui-ci de s'adapter à toutes les tolérances de fabrication des tubes et des trous devant recevoir ces tubes, il est possible de prévoir des ensembles de plusieurs mandrins identiques réunis dans un même bloc de distribution hydraulique, ce qui permet de mandriner plusieurs tubes simultanément.Finally, because of the great flexibility of the joint, which allows it to adapt to all the manufacturing tolerances of the tubes and the holes to receive these tubes, it is possible to provide sets of several identical mandrels joined together in the same hydraulic distribution block, which makes it possible to core several tubes simultaneously.

Les blocs de distribution hydraulique peuvent avoir différentes formes géométriques. En particulier, le bloc qui servira à mandriner la partie centrale d'une plaque tubulaire de générateur de vapeur, par exemple, pourra avoir une section rectangulaire (section parallèle à la face de la plaque), alors qu'au bord de la plaque tubulaire, on pourra faire usage d'un bloc à section partiellement courbe. Cette possibilité permet de réduire considérablement le temps de mandrinage (d'un facteur 2 à un facteur 10 suivant le nombre de tubes et la profondeur à mandriner), ce qui diminue les coûts et les délais de fabrication.Hydraulic distribution blocks can have different geometric shapes. In particular, the block which will serve to mandrel the central part of a tubular steam generator plate, for example, may have a rectangular section (section parallel to the face of the plate), while at the edge of the tubular plate , we can make use of a partially curved section block. This possibility makes it possible to considerably reduce the mandrel time (by a factor of 2 to a factor of 10 depending on the number of tubes and the depth to be drawn), which reduces costs and manufacturing times.

La longueur du corps de l'outil est ajustée en fonction de l'épaisseur locale de la plaque dans laquelle doit être monté le tube à expanser. L'outil est positionné dans un tube T devant être mandriné dans une plaque tubulaire PT, de telle manière que les joints 2 et 3, qui limitent la chambre d'expansion annulaire 20, se trouvent localisés au droit des passages d'entrée et de sortie du tube T dans la plaque tubulaire PT de telle sorte qu'un mandrinage correct du tube T soit assuré sur toute sa longueur.The length of the tool body is adjusted according to the local thickness of the plate in which the tube to be expanded is to be mounted. The tool is positioned in a tube T to be mandrel in a tubular plate PT, so that the seals 2 and 3, which limit the annular expansion chamber 20, are located at the right of the inlet passages and outlet of the tube T in the tubular plate PT so that correct coring of the tube T is ensured over its entire length.

La figure 2 illustre un mode de réalisation conforme à l'invention. Dans ce mode d'exécution, le corps 1 de l'outil porte un joint souple qui est constitué par la réunion des jupes 22 de deux joints simples 2, 3 tels que décrits plus haut. Le joint double de la figure 2 délimite extérieurement une cavité interne annulaire 20 qui forme une chambre pour recevoir le fluide d'expansion. Le joint double creux 2 comprend deux têtes 21 fixées sur la surface extérieure du corps 1 et une jupe 22 en matériau souple ou relativement souple qui relie les têtes 21. La jupe 22 présente une zone marginale extérieure 24 qui s'adapte en contact direct contre la surface intérieure du tube à expanser T sur une longueur qui peut être choisie en fonction de l'épaisseur de la plaque tubulaire PT dans laquelle est mandriné le tube. Ce mode d'exécution est utile lorsque la plaque tubulaire est épaisse : c'est le cas notamment des plaques tubulaires pour générateurs de vapeur pour centrale nucléaire, qui ont une épaisseur de l'ordre de 500 mm.FIG. 2 illustrates an embodiment in accordance with the invention. In this embodiment, the body 1 of the tool carries a flexible seal which is constituted by the union of the skirts 22 of two simple seals 2, 3 as described above. The double seal of Figure 2 externally delimits an annular internal cavity 20 which forms a chamber for receiving the expansion fluid. The double hollow joint 2 comprises two heads 21 fixed on the external surface of the body 1 and a skirt 22 of flexible or relatively flexible material which connects the heads 21. The skirt 22 has an external marginal zone 24 which adapts in direct contact against the inner surface of the tube to be expanded T over a length which can be chosen as a function of the thickness of the tube plate PT in which the tube is mandrel. This embodiment is useful when the tube plate is thick: this is the case in particular of tube plates for steam generators for nuclear power plants, which have a thickness of the order of 500 mm.

Le joint creux 2-3 est enserré entre deux bagues 11A et 11B maintenues par des organes de compression fixés sur l'axe 1. Dans le mode d'exécution illustré, les organes de compression comprennent, de chaque côté du joint, des barrettes 15 et des bagues 17 et 18 reliées par des billes 14 et 16, chaque ensemble étant maintenu en compression par une bague 19 retenue par un écrou (non représenté) serré sur l'axe 1.The hollow seal 2-3 is clamped between two rings 11A and 11B held by compression members fixed on the axis 1. In the illustrated embodiment, the compression members comprise, on each side of the seal, bars 15 and rings 17 and 18 connected by balls 14 and 16, each assembly being kept in compression by a ring 19 retained by a nut (not shown) tightened on the axis 1.

Lorsque le fluide d'expansion est introduit dans la chambre 20, la jupe 22 exerce une pression radiale sur le tube T et les têtes 21 exercent des poussées axiales sur les bagues 11A et 11B, ces poussées axiales étant transmises par les éléments 14-19 jusqu'aux écrous de compression qui équilibrent les poussées axiales.When the expansion fluid is introduced into the chamber 20, the skirt 22 exerts a radial pressure on the tube T and the heads 21 exert axial thrusts on the rings 11A and 11B, these axial thrusts being transmitted by the elements 14-19 up to the compression nuts which balance the axial thrusts.

Les bagues 11A et 11B peuvent être constituées de plusieurs secteurs comme montré par exemple dans la vue en coupe transversale de la figure 4. Des couvrejoints internes 12 évitent l'extrusion du joint souple entre deux secteurs consécutifs des bagues 11A et 11B lors de la dilatation radiale de ces secteurs pendant l'opération d'expansion ou mandrinage.The rings 11A and 11B can be made up of several sectors as shown for example in the cross-sectional view of FIG. 4. Internal joint covers 12 prevent the extrusion of the flexible seal between two consecutive sectors of the rings 11A and 11B during expansion. radial of these sectors during the expansion or mandrel operation.

Une enveloppe cylindrique 13 maintient les secteurs formant les bagues 11A, 11B : elle sert de répartiteur de déformation entre les secteurs et le tube T et évite ainsi le marquage interne du tube T par les secteurs. Cette enveloppe 13 est visible également dans la figure 3. Sa surface extérieure s'adapte contre la surface intérieure du tube à mandriner que l'on voit mis en place dans une plaque tubulaire PT de faible épaisseur. Dans cet exemple, les bagues 11A et 11B présentent une partie qui enveloppe la jupe souple 22 du joint et l'on voit que les bagues sont ici jointives autout de la zone centrale 27 de la jupe du joint.A cylindrical envelope 13 maintains the sectors forming the rings 11A, 11B: it serves as a distortion distributor between the sectors and the tube T and thus avoids the internal marking of the tube T by the sectors. This envelope 13 is also visible in Figure 3. Its outer surface fits against the inner surface of the mandrel tube that we see placed in a tubular plate PT of small thickness. In this example, the rings 11A and 11B have a part which envelops the flexible skirt 22 of the seal and it can be seen that the rings are here joined around the central zone 27 of the skirt of the seal.

L'enveloppe cylindrique 13 est avantageusement pourvue d'entailles comme représenté par exemple par les lignes 28 dans les figures 5 et 6. Dans cette exécution exemplaire, les entailles 28 s'étendent axialement. Elles pourraient aussi être hélicoîdales par exemple.The cylindrical envelope 13 is advantageously provided with notches as shown for example by the lines 28 in FIGS. 5 and 6. In this exemplary embodiment, the notches 28 extend axially. They could also be helical, for example.

Dans certaines plaques tubulaires, des gorges circulaires sont formées dans la surface des trous devant recevoir les tubes, afin de ménager des chambres de contre-pression. Celles-ci permettent d'éviter le passage d'un fluide d'une face à l'autre de la plaque. Ces gorges interrompent l'appui des tubes sur la face interne des trous. Pour empêcher dans ce cas que le tube ne subisse une déformation pendant son expansion, l'invention propose une variante d'exécution du joint creux comme illustré à la figure 7. En face de la gorge circulaire, le manchon comprend une bague intermédiaire 11C enserrée entre les bagues 11A et 11B déjà décrites, cette bague intermédiaire ayant une plus grande rigidité que les bagues latérales 11A et 11B de manière à éviter la déformation du tube à expanser T au droit de la gorge pendant l'expansion. Le joint 2 présente ici une partie médiane 27 de forme plus sophistiquée pour épouser le profil intérieur de la bague intermédiaire 11C. La figure 8 est une vue en coupe transversale suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7.In some tubular plates, circular grooves are formed in the surface of the holes to receive the tubes, in order to provide back-pressure chambers. These prevent the passage of a fluid from one face to the other of the plate. These grooves interrupt the support of the tubes on the internal face of the holes. To prevent in this case that the tube does not undergo a deformation during its expansion, the invention proposes an alternative embodiment of the hollow joint as illustrated in FIG. 7. Opposite the circular groove, the sleeve comprises an intermediate ring 11C enclosed between the rings 11A and 11B already described, this intermediate ring having greater rigidity than the side rings 11A and 11B so as to avoid deformation of the tube to be expanded T in line with the groove during expansion. The seal 2 here has a middle part 27 of more sophisticated shape to match the inner profile of the intermediate ring 11C. Figure 8 is a cross-sectional view along line VIII-VIII of Figure 7.

Lorsque la distance radiale entre la paroi intérieure du tube à mandriner T et l'axe l est faible, on peut prévoir un dispositif d'expansion comportant plusieurs chambres d'expansion annulaires 20 comme montré par exemple à la figure 9. Dans cette figure, deux chambres 20 sont délimitées par deux joints creux 2 selon l'invention répartis le long de l'axe ou corps allongé 1. Comme on le voit, les deux joints 2 sont séparés par une bague intermédiaire 11C qui fait face à la gorge circulaire ménagée dans cet exemple dans la paroi tubulaire PT.When the radial distance between the inner wall of the mandrel tube T and the axis l is small, an expansion device can be provided comprising several annular expansion chambers 20 as shown by example in Figure 9. In this figure, two chambers 20 are delimited by two hollow seals 2 according to the invention distributed along the axis or elongated body 1. As can be seen, the two seals 2 are separated by a ring intermediate 11C which faces the circular groove formed in this example in the tubular wall PT.

Dans le cas de l'expansion hydraulique sur de grandes longueurs (autofrettage), la pression qui s'établit dans la chambre d'expansion annulaire 20 exerce un effet de fond sur les extrémités de l'outil et allonge celui-ci. Cet allongement provoque un déplacement des joints, de sorte que ceux-ci glissent ainsi sur la paroi interne du tube pendant la mise sous pression. Un tel glissement peut être préjudiciable à une bonne tenue du joint à la pression.In the case of hydraulic expansion over long lengths (autofrettage), the pressure which builds up in the annular expansion chamber 20 exerts a bottom effect on the ends of the tool and lengthens it. This elongation causes displacement of the seals, so that they thus slide on the internal wall of the tube during pressurization. Such sliding can be detrimental to good resistance of the seal to pressure.

Claims

Hydraulic expansion tool for a tubular element, comprising an elongated body member carrying seals arranged to fit against the inner surface of a tubular element to be expanded, each seal (2) having a head portion (21) fixed to the outer surface of the elongated body member (1) and a skirt portion (22) forming a crown surrounding a portion of the elongated body member at a small distance from the outer surface thereof, the skirt portion being formed of a material sufficiently flexible to enable a reduction of seal dimension when the tool is introduced into a tubular element (T), the skirt portions (22) of at least one pair of seals (2, 3) being connected to each other in order to outwardly delimite at least one inner annular chamber (20) intended to receive an expansion fluid, wherein the seals (2) are clamped between two rings (11A, 11B) consisting of a plurality of adjacent sectors, the rings being held by compression means (14-19) fixed on the elongated body member (1), and wherein an internal seal cover (12) is disposed between the seals (2, 3) and the rings (11A, 11B) for preventing extrusion of the flexible seal between the adjacent sectors of the rings.
Apparatus according to claim 1, wherein a cylindrical cover (13) is disposed round the rings (11) and serves as a stress distributor between the sectors of the rings (11) and a tubular element (T) which is to be expanded.
Apparatus according to claim 2, wherein the cylindrical cover (13) comprises slits (28) distributed over its wall.
Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the rings (11A, 11B) include a median ring (11C) having a greater rigidity than the lateral rings (11A, 11B).
Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the skirt portions (22) of the seal have an external marginal zone (24) extending over a predetermined length.
Apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the body member (1) of the tool has an adjustable length.