FR2622671A1 - Raccord articule entre deux tuyaux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un raccord articulé pour assurer une communication étanche entre deux tuyaux 25, 26 à l'aide d'un soufflet 27. Le soufflet 27 est contenu dans un capot articulé 19 formé par l'emboîtement de deux pièces 3, 4 dont la première 3 comporte un logement intérieur 7 de forme générale sphérique, et la seconde 4 comporte une partie mâle 8 de forme générale également sphérique; la partie mâle 8 étant engagée dans le logement intérieur 7. Selon une caractéristique de l'invention, la partie mâle 8 et le logement 7 comportent respectivement des premières et des secondes gorges 12, 15 constituant chacune une mortaise et délimitant entre elles des premières et des secondes parties saillantes ou tenons 13, 16, de manière à permettre l'emboîtement de la partie mâle 8 dans le logement 7 par un mouvement relatif entre les deux pièces 3, 4.

Description

RACCORD ARTICULE ENTRE DEUX TUYAUX
L'invention concerne un raccord du type articulé, permettant d'assurer une communication étanche entre deux tuyaux tout en tolérant que ceux-ci forment entre eux un angle non négligeable. L'invention concerne particulièrement des moyens destinés à réaliser une enveloppe ou capot articulé autour d'un organe d'étanchéité reliant deux tuyaux.

Des raccords établissant une communication étanche entre deux tuyaux et tolérant un défaut d'alignementdede ces derniers, sont souvent utilisés dans des conditions de fonctionnement très sévères, comme par exemple dans le domaine de l'aéronautique où l'on trouve couramment des tuyauteries de prélèvement d'air à haute température, entre 6000C et 7000C par exemple. Les raccords utilisés dans de tels cas comportent notamment un soufflet qui est enveloppé par un capot devant assurer une fonction de rotule. Chacune des deux extrémités du soufflet est soudée à une extrémité d'un tuyau de manière à établir une communication étanche entre ces deux tuyaux ; la souplesse du soufflet lui permet de rattraper un défaut d'alignement des deux tuyaux, dans le cas où ceux-ci forment entre eux un angle pouvant aller par exemple jusqu'à environ 200.

Le capot entoure le soufflet, et il est mécaniquement solidaire des deux tuyaux auquel il est généralement soudé par chacune de ses extrémités, de sorte que le capot doit lui-même être articulé. Il est connu dans ce but de former des capots articulés avec au moins deux pièces de section creuse, ayant chacune une extrémité en forme de portion de sphère, et l'autre extrémité de forme tubulaire dans laquelle est engagé et soudé le tuyau correspondant. La paroi de l'extrémité sphérique de la première pièce délimite autour du soufflet un logement creux de forme sphérique dans lequel est engagée l'extrémité sphérique mâle de la seconde pièce.Les deux pièces sphériques peuvent ainsi tourner 1 une par rapport à l'autre autour d'un centre de rotation qui est le centre de la sphère ou de portions de sphère constituée par chacune des pièces autour du soufflet. Pour obtenir des surfaces en vis-à-vis suffisantes des parois sphériques de ces deux pièces, ces parois se recouvrent largement de chaque côté d'un diamètre de la sphère, considéré dans un plan sensiblement transversal à celui des tuyaux.

Il résulte de cette configuration un problème pour placer la sphère intérieure mâle dans le logement, du fait que ce dernier a une ouverture dont le diamètre est inférieur au diamètre de la partie sphérique mâle.

Une solution à ce problème consiste à réaliser le logement en deux parties, dont la première est solidaire du reste de la pièce, les deux parties étant séparées selon un plan sensiblement transversal à celui des tuyaux : la sphère mâle intérieure peut alors être placée dans la première partie du logement, et la sphère intérieure étant en place, la seconde partie du logement est soudée sur la première partie de ce dernier.

Cette solution présente de nombreux inconvénients tant sur le plan du coût global que sur le plan de la qualité du montage réalisé, par le fait qu'elle exige de former le logement en deux pièces séparées, puis d'assembler les différents éléments à leurs positions respectives de façon très minutieuse, puis enfin de réunir la première et la seconde partie du logement par soudure ; il est à remarquer en outre que la soudure de la première et de la seconde partie du logement engendre un risque important de modifier la sphéricité du logement.

La présente invention concerne un raccord du type comportant un soufflet, enveloppé par un capot articulé ayant au moins deux pièces sphériques disposees autour du soufflet comme dans l'exemple précédemment mentionné, mais dont l'agencement nouveau évite les inconvénients cl-dessus cités, tout en permettant un mouvement de rotation des deux parties sphériques l'une par rapport à l'autre autour d'un centre commun aux deux sphères, avec une amplitude au moins aussi importante que dans l'art antérieur.

Selon l'invention, un raccord articulé entre deux tuyaux, comportant un capot articulé, un soufflet par l'intermédiaire duquel les deux tuyaux sont aboutés de manière étanche, le capot comportant une première et une seconde pièce de section creuse destinée respectivement à être solidarisée au premier et au second tuyau, la première pièce comportant un logement creux et la seconde pièce comportant une partie mâle engagée dans le logement, le logement et la partie mâle entourant au moins partiellement le soufflet et ayant une forme générale de portion de sphère, de manière que les deux pièces soient au moins partiellement libres en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un centre de la portion de sphère, est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant d'emboîter la partie mâle dans le logement creux par un mouvement relatif entre la première et la deuxième pièce le long d'un axe d'emboîtement rectiligne passant sensiblement par le centre de la portion de sphère.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages qu'elle procure apparaîtront à la lumière de la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux quatre figures annexées parmi lesquelles
- la figure 1 montre en perspective la forme générale d'un capot articulé utilisé dans un raccord conforme à l'invention;
- la figure 2 montre le raccord de l'invention et le capot représenté à la figure 1, par une coupe longitudinale
- la figure 3 montre schématiquement, en perspective, des pièces du capot représenté à la figure 1, dans une version préférée de l'invention;
- la figure 4 montre schématiquement, en perspective, un assemblage des pièces montrées à la figure 3.

La figure 1 montre en perspective la configuration générale d'un capot articulé 19 utilisé dans un raccord conforme à l'invention, les autres éléments du raccord n'étant pas représentés pour plus de clarté de la figure.

Le capot 19 comporte principalement une première et une seconde pièce 3,4 destinées à s'emboîter l'une dans l'autre, et dont les premières extrémités 2,.=, opposées à l'emboîtement, ont une forme tubulaire ayant un conduit intérieur 20 destiné à recevoir un tuyau (non représenté sur la figure 1).

Une seconde extrémité 6 de la première pièce 3, opposée à l'extrémité tubulaire 2, comporte une ouverture 18 sensiblement circulaire. L'ouverture 18 constitue l'orifice 18 d'un logement 7 en forme de sphère ou plus précisément de portion de sphère, réalisé à l'intérieur de la première pièce 3.

La seconde extrémité 8 de la seconde pièce 4, opposée à l'extrémité tubulaire 5, constitue une partie mâle ayant également la forme générale d'une portion de sphère; cette partie mâle 8 étant elle-même creuse (comme montrée à la figure 2).

Dans l'exemple non limitatif représenté à la figure 1, la première et la seconde pièce 3,4 sont montrées écartées l'une de l'autre et disposées de manière que leur axe longitudinal respectif 9,10 soient alignés sur un même axe d'emboîtement Il rectiligne.

La partie mâle 8 est destinée à être emboîtée dans le logement creux 7, de sorte que grâce A la forme générale sphérique du logement 7 et de la partie mâle 8, les deux pièces 3,4 soient capables d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un centre 30 de leur forme sphérique, ou centre du logement 7.

Selon une caractéristique de l'invention, la portion de sphère constituée par la partie mâle 8 est creusée (sur sa surface extérieure) par des gorges 12 disposées parallèlement à l'axe longitudinal 10 de la seconde pièce 4 et autour de cet axe longitudinal, de manière A délimiter entre ces gorges 12 des parties saillantes 13 qui conservent d la partie mâle 8 sa forme générale sphérique.

Une paroi 14, formant le logement 7 de la première pièce 3, est également creusée par des secondes gorges 15 disposées autour de l'axe longitudinal 9 de la première pièce 3 et parallèlement à ce dernier. Les secondes gorges 15 sont formées en vis-à-vis des parties saillantes 13 de la pièce mâle en un même nombre que ces dernières, et ces secondes gorges 15 délimitent entre elles dans le logement 7, des secondes parties saillantes 16 dont chacune est complémentaire d'une première gorge 12 réalisée sur la partie mâle 8.Dans cette configuration un ensemble de tenons et de mortaises est réalisé avec la partie mâle 8 et le logement 7, c'est-à-dire que les premières parties saillantes 13 sur la partie mâle 8 constituent des premiers tenons auxquels correspondent des premières mortaises formées par les secondes gorges 15 dans le logement 7 ; et les secondes parties saillantes 16 réalisées dans le logement 7 constituent des seconds tenons auxquels correspondent de secondes mortaises formées par les premières gorges 12 réalisées sur la partie mâle 8. Il est à noter que la forme générale sphérique du logement 7 est conservée par les secondes parties saillantes 16 ou seconds tenons 16.Comme il est davantage expliqué dans la suite de la description, les secondes gorges 15 entre lesquelles sont délimités les seconds tenons 16, s'étendent dans le logement 7, le long du premier axe longitudinal 9 uniquement depuis l'orifice 18 du logement 7 jusqu'à sensiblement un plan transversal au premier axe longitudinal 9 et contenant un diamètre d de la portion de sphère délimitée par le logement 7.

Dans ces conditions, l'emboîtement de la partie mâle 8 dans le logement 7 est obtenu de manière très simple, en plaçant la première et la seconde pièce 3,4 de sorte que leur axe longitudinaux 9,10 soient confondus et constituent l'axe d'emboîtement 11 précédemment mentionné, et que les tenons 13 de la partie mâle 8 soient en face des mortaises 15 du logement 7, puis en rapprochant les deux pièces 3.4 l'une de l'autre par un mouvement de l'une ou l'autre de ces pièces ou des deux pièces à la fois dans les sens montrés par exemple par les flèches 21,22, le long de l'axe d'emboîtement 11.

Il est à noter qu un moyen détrompeur peut facilement être réalisé, en conférant par exemple à l'une des gorges 12 une première gorge 12a par exemple, Ilne largeur L différente de celle des autres gorges 12 et en conférant à un second tenon correspondant 16a une largeur (non représentée) appropriée. La partie mâle 8 étant entièrement engagée dans le logement 7, par un mouvement de rotation de l'une ou de l'autre des pièces 3,4 autour de leur axe longitudinal 9, 10, comme représenté par exemple par une troisième flèche 23 autour du premier axe longitudinal 9, il est possible de bloquer les deux pièces 3,4 en position emboîtée. Il est à signaler que le nombre de tenons et mortaises 13,16,12,15 est de préférence égal ou supérieur à 3 pour permettre la bonne exécution d'un mouvement relatif entre les deux pièces 3,4.

Les pièces 3,4 peuvent être fabriquées à partir de tubes ou encore par exemple en tôle roulée soudée. La partie sphérique peut être réalisée par une opération de formage sous presse, ou par explosion, par formage hydraulique ou par repoussage.

Les tenons et mortaises peuvent être réalisés par usinages mécaniques, par fraisage par exemple, ou par électro-érosion (EDM), ou par découpe presse, ou encore par découpe laser notamment quand les pièces 3,4 sont en tôle.

La figure 2 montre schématiquement par une vue en coupe longitudinale, un raccord conforme à l'invention comportant le capot articulé 19 montré à la figure 1, la coupe étant réalisée selon un plan contenant l'axe d'emboîtement 11 et passant par une première partie saillante ou premier tenon 13 de la partie mâle 8 montrée sur la figure 1. En supposant que les premiers tenons 13 répartis autour de l'axe d'emboîtement 11 soient en nombre impair, le plan de la coupe servant à la figure 2 comporte par exemple un premier tenon 13 auquel est diamétralement opposée une première gorge 12 ; ceci permettant de mieux illustrer sur la figure 2 des détails de réalisation du raccord conforme à l'invention
Le raccord 1 est destiné à raccorder deux tuyaux 25,26 qui sont raboutés par l'intermédiaire d'un soufflet 27 relativement souple, en lui-meme classique.Le soufflet 27 est disposé à l'intérieur du capot articulé 19 précédemment décrit en référence à la figure 1, c'est-à-dire disposé à l'intérieur de la partie mâle 8 de la se.conde pièce 4, qui elle-même, est emboîtée dans le logement 7 de la première pièce 3. Dans l'exemple non limitatif décrit, les tuyaux 25,26 sont placés bout à bout selon un même axe correspondant à l'axe rectiligne d'emboîtement 11, c'est-à-dire que les premier et second axes longitudinaux 9,10 de la première et de la seconde pièce 3,4 sont confondus avec l'axe d'emboîtement 11, ces premier et second axe longitudinaux 9,10 constituant également respectivement l'axe longitudinal du premier tuyau 25 et du second tuyau 26. Les extrémités respectivement 28,29 du premier et second tuyau 25,26 sont engagées dans le soufflet 27 auquel elles sont soudées de manière étanche.

Les extrémités 28,29 des tuyaux 25,26 sont situées de part et d'autre et sensiblement à une même distance D du diamètre d du logement 7, c'est-à-dire du plus grand diamètre d du volume sphérique délimité par le logement 7. La première et la seconde pièce 3,4 sont ainsi au moins partiellement mobiles en rotation dans toutes les directions, l'une par rapport à l'autre, autour du centre 30 d'articulation situé à l'intersection du diamètre d et de l'axe d'emboîtement 11.

Ainsi qu'il a été expliqué précédemment, le logement 7 et la partie mâle 8 sont emboîtés par un mouvement de l'une ou l'autre des pièces 3,4 ou des deux pièces le long de l'axe d'emboîtement 11, la première et la seconde pièce 3,4 pouvant coulisser respectivement le long du premier et du second tuyau 25,26 auxquels elles sont ensuite solidarisées de manière classique par soudure.

En supposant que la première pièce 3 soit mise en place la première, de manière que le diamètre d du logement 7 coïncide le long de l'axe d'emboîtement 11 avec le centre d'articulation 30, la première pièce 3 est alors fixée par soudure sur le premier tuyau 25, et la seconde pièce 4 est poussée le long du second tuyau 26 pour que la partie mâle 8 soit emboîtée dans le logement 7 en passant par l'orifice 18 de ce dernier.

Un second diamètre d2 de l'ouverture étant inférieur au diamètre (non représenté) de la partie mâle 8 (ce diamètre étant légèrement inférieur au diamètre d du logement 7), un tel emboîtement est possible grâce aux première et seconde gorges 12,15 (montrées sur la figure 1) réalisées respectivement dans la partie mâle 8 est dans le logement 7.Dans l'exemple de la figure 2, une unique première gorge 12 et montrée sur la partie mâle 8 située dans le bas de la figure, et une unique seconde gorge 15 réalisée dans le logement 7, est montrée dans une partie du logement 7 (située dans le haut de la figure), cette première et cette seconde gorge 12,15 étant représentées par une absence de matière c'est-à-dire par une absence de hachures
En considérant la première gorge 12, elle libère sur la partie mâle 8 un espace nécessaire au passage d'un bord 35 de l'orifice 18 par lequel la partie mâle 8 est engagée dans le logement 7 ; la première gorge 12 constituant ainsi une mortaise et le bord 35 formant l'extrémité d'un tenon 16. Dans le plan de la figure, à l'opposé de la première gorge 12, la partie mâle 8 comporte le premier tenon 13a formé par une partie en dépassement par rapport au bord 35 de l'orifice 18, alors que le logement 7 présente une absence de matière formant une seconde gorge 15 qui permet le passage du premier tenon 13a ; cette seconde gorge 15 étant creusée dans le logement 7, parallèlement à l'axe d'emboîtement 11, entre la seconde extrémité 6 de la première pièce 3 et le plan perpendiculaire à l'axe d'emboîtement 11 et contenant le diamètre d du logement 7.

Les deux pièces 3,4 étant emboîtées l'une dans l'autre, la seconde pièce 4 est alors soudée par son extrémité tubulaire 5 au second tuyau 26, d'une manière en elle-même classique ; la position de la seconde pièce 4 le long de l'axe d'emboîtement 11 étant ainsi bloquée.

La souplesse du soufflet 27 d'une part, et d'autre part la liberté de mouvement dont sont capables l'une par rapport à l'autre les deux pièces 3,4 du capot de protection 19, permettent de compenser des différences de direction entre les tuyaux 25,26 symbolisés sur la figure 2 par un angle ol forme entre des axes longitudinaux de ces tuyaux repérés 9a,10a, pour des angles 0( au moins aussi importants que ceux qu'il est possible de compenser avec des raccords articulés selon l'art antérieur.En outre, le raccord de l'invention permet d'établir une protection du soufflet 27 et un fonctionnement beaucoup plus sûrs que dans l'art antérieur, du fait notamment que les deux pièces 3,4 sont agencées pour être réalisées chacune d'une seule pièce et, être assemblées et éventuellement séparées d'une manière particulièrement simple, ce qui conduit en outre à une réduction importante des coûts d'usinage, d'assemblage et d'éventuels démontages.

La figure 3 montre à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du capot d'articulation 19, dans laquelle les pièces 3,4 sont réalisées dans une tôle relativement mince, par exemple en inconium d'environ 1 mm d'épaisseur.

La tôle utilisée ayant une épaisseur relativement faible, les gorges ou mortaises 12,15 formées respectivement dans la seconde et la première pièces 4,3, sont constituées par des absences complètes de matières obtenues par découpage du type laser par exemple. La matière qui subsiste entre les premières mortaises 12 de la seconde pièce 4, constitue les premiers tenons 13 dont des extrémités 60 situées vers la première pièce 3, sont maintenues entre elles par un anneau 61 qui ajoute à leur rigidité. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'anneau 61 est obtenu par le fait que la découpe des premières mortaises 12 a laissé susbsister de la matière, comme il apparaît clairement sur la figure 3.

Sur la première pièce 3, les seconds tenons 16 formés entre les secondes gorges 15 sont libre du côté de la seconde extrémité 6. Ceci leur confère une élasticité qui est exploitée, notamment pour réaliser un verrouillage quand les deux pièces 3,4 ont été emboîtées, c'est-à-dire quand la partie mâle 8 de la seconde pièce 4 a été entièrement engagée dans le logement 7 de la première pièce 3, ainsi qu'il a été précédemment expliqué. En vue de réaliser ce verrouillage, une extrémité libre 63 des seconds tenons ou secondes parties saillantes 16, est relevée de manière à constituer une butée 63 vis à vis d'une bague (non représentée sur la figure 3, servant à réaliser ce verrouillage); la butée 63 étant escamotable grâce å l'élasticité des secondes parties saillantes 16.

La figure 4 représente les deux pièces 3,4 correspondant à la seconde version de l'invention montrée à la figure 3, les deux pièces 3,4 étant emboitées l'une dans l'autre autour du souflet 24 (non représenté sur la figure 4) comme il a été précédemment expliqué. Dans cette version de l'invention, le boîtier 19 comporte en outre une bague de verrouillage 65 dont la forme générale est celle d'une portion de sphère. La bague de verrouillage 65 est disposée autour des seconds tenons 16, à proximité des extrémités relevées ou butées 63 qui empêchent la bague de verrouillage 65 de s'échapper et de glisser vers l'extrémité 5 de la seconde pièce 4. D'autre part, la bague de verrouillage 65, dans sa partie la plus étroite par exemple, comporte un troisième diamètre intérieur d3 qui est inférieur à un diamètre extérieur maximum d4 de la première pièce 3. Il en résulte que la bague de verrouillage 65 est maintenue entre les deux limites que constituent les extrémités relevées 63 et le plus grand diamètre extérieur d4, et dans ces conditions les deux pièces 3,4 ne peuvent plus être séparées l'une de l'autre.

Pour séparer les deux pièces 3,4, il suffit d'appuyer sur les extrémités relevées 63 qui peuvent s'enfoncer grâce à l'élasticité des seconds tenons 16, et qui libèrent ainsi le passage à la bague de verrouillage 65.

Il est à noter que le verrouillage des deux pièces 3,4 quand elles sont emboîtées, est d'une grande importance pour la sécurité et la fiabilité du fonctionnement, et peut éviter notamment des déformations et des allongements du soufflet 27 sous l'effet de surpressions du fluide transporté.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Raccord entre deux tuyaux, comportant un capot articulé (19), un soufflet (27) par l'intermédiaire duquel les deux tuyaux (25,26) sont aboutés de manière étanche, le capot (19) comportant une première et une seconde pièce (3,4) de section creuse solidarisées respectivement au premier tuyau (25) selon un premier axe longitudinal 59) et au second tuyau (26) selon un second axe longitudinal (10), la première pièce (3) comportant un logement (7) creux et la seconde pièce (4) comportant une partie mâle (8) engagée dans le logement (7), le logement (7) et la partie mâle (8) entourant au moins partiellement le soufflet (27) et ayant une forme générale de portion de sphère, le logement (7) et la partie mâle (8) étant au moins partiellement libres en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un centre (30) sensiblement commun au logement (7) et à la partie mâle (8), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (12,13,15,16) permettant d'emboîter la partie mâle (8) dans le logement (7) par un mouvement relatif entre la première et la seconde pièce (4,5) le long d'un axe d'emboîtement (11) sensiblement rectiligne.

2. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe d'emboltement (11) est constitué par le premier et le second axe longitudinal (9,10) alignés sensiblement selon un même axe.

3. Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mâle (8) et une paroi (14) du logement (7) comportent respectivement des premières et des secondes gorges (12,15) constituant chacune une mortaise, les premières et les secondes gorges (12,15) délimitant entre elles respectivement des premières et des secondes parties saillantes (13,16) constituant chacune un tenon auquel correspond une mortaise .

4. Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premières et secondes gorges (12,15) sont ciisppsées parallèlement et autour respeetivemeor dll premier et du second axe longitudinal (9, 10).

5. Raccord selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que au moins une gorge (l2a) et une partie saillante ou tenon (l6A) correspondant ont une dimension (L) différente des autres gorges et parties saillantes (12,13,15,16) de manière à constituer un détrompeur

6. Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une des deux pièces (3,4) est solidarisée au tuyau (25,26) correspondant, après emboîtement de la partie mâle (8) dans le logement (7).

7.Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux pièces (3,4) sont constituées en une tôle qui est découpée pour former les gorges (12,15) et les parties saillantes (13,16).

8. Raccord selon l'une < les revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de verrouillage (63,65) amovible pour maintenir les deux pièces (3,4) assemblée l'une à l'autre.

9. Raccord selon la revendication a, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (63, (;S) comporte une bague de verrouillage (65) coopérant avec des extrémités relevées (63) des secondes parties saillantes (16).

10. Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague de verrouillage (65) est disposée autour des secondes parties saillantes (16), entre les extrémités relevées formant butée (63) et un diamètre extérieur (d4) de la première pièce (3), et en ce qu'un diamètre intérieur (d3) de la bague de verrouillage (65) est inférieur au diamètre extérieur (d4) de la première pièce (3).

11. Raccord selon la revendication 10, caractérisé en ce que les extrémités relevées (63) sont escamotables.