FR2921144A1 - Dispositif de liaison etanche precontrainte a brides - Google Patents

Abstract

Le dispositif de liaison étanche précontrainte à brides comprend deux brides (130, 140), un joint d'étanchéité (160) disposé dans un logement de joint (170) et des vis (150) de serrage des deux brides (130, 140), chaque vis (150) présentant une tête extérieure venant en appui sur une face externe (133) de bride de l'une (130) des deux brides (130, 140).Avant le serrage des vis (150), la surface externe (133) de bride est constituée par une surface conique dont la grande base est située du côté de la périphérie des brides (130, 140) et la surface externe de bride (133) présente une légère inclinaison d'un angle alpha par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de symétrie (101), cet angle alpha étant tel que, si avant le serrage des vis (150) le jeu maximal entre les deux brides (130, 140) au niveau de la périphérie de celles-ci est E, et si L est la distance entre d'une part une zone d'appui localisé formant talon (132, 142) au voisinage du joint d'étanchéité (160) avant le serrage des vis (150) et d'autre part la périphérie des brides (130, 140) présentant le jeu maximal E, alors arctg alpha = E/L.

Description

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif de liaison étanche précontrainte à brides avec un axe de symétrie, comprenant une première bride présentant une première surface de contact, une deuxième bride présentant une deuxième surface de contact située en regard de ladite première surface de contact, un joint d'étanchéité disposé dans un logement de joint ménagé entre lesdites première et deuxième surfaces de contact et des vis de serrage des première et deuxième brides disposées entre le logement de joint et la périphérie des première et deuxième brides parallèlement audit axe de symétrie pour venir mettre en contact entre elles au moins une partie des première et deuxième surfaces de contact, chaque vis présentant une tête extérieure venant en appui sur une face externe de bride de l'une des première et deuxième brides. L'invention s'applique ainsi à des liaisons démontables.

Art antérieur L'invention concerne les liaisons à brides dites à "talon" dans lesquelles il existe une surface de contact interbrides étroite de manière à obtenir une pression de contact élevée près du joint et ainsi augmenter les performances en étanchéité en minimisant la déformation du logement du joint.

On a représenté sur les figures 7 et 8, en demi-coupe axiale, un exemple de dispositif de liaison connu à brides ayant un axe de symétrie 1, deux éléments de tuyauterie 10, 20 munis de brides 30, 40 du type à talon assemblées à l'aide d'organes de liaison 50 tels que des boulons. Les brides 30, 40 comportent un talon de contact 11, 21 situé à l'intérieur par rapport à un joint 60 placé dans un logement de joint 70. Les autres surfaces 31, 32 et 41, 42 des brides 30 et 40 respectivement placées en regard les unes des autres au niveau des boulons 50 ne sont pas en contact avant le serrage des boulons 50 et un espace libre de faible épaisseur E est ménagé entre ces surfaces en regard.

En fonctionnement, après serrage des boulons 50 et présence d'un champ de pression P à l'intérieur de la canalisation 10, 20, l'espace

libre entre les surfaces 31, 32 de la bride 30 et les surfaces 41, 42 de la bride 40 se réduit et permet au talon 11 de la bride 30 de rester en contact avec la surface correspondante 21 de la bride 40. L'espace libre F ménagé entre les brides 30, 40 à la périphérie de celles-ci est alors réduit voire annulé (figure 8). De façon similaire, on a représenté sur les figures 9 et 10, en demi-coupe axiale, un exemple de dispositif de liaison connu à brides similaire à celui des figures 7 et 8, mais avec des brides 30, 40 qui comportent un talon de contact 31a, 41a situé à l'extérieur par rapport au joint 60 placé dans le logement de joint 70. Les autres surfaces lla, 32a de la bride 30 et les surfaces 21a, 42a de la bride 40 placées en regard les unes des autres d'une part à l'intérieur par rapport au joint 60 (surfaces 11a, 21a) et d'autre part à l'extérieur par rapport aux moyens de liaison 50 (surfaces 32a, 42a) ne sont pas en contact avant le serrage des boulons 50 et définissent un espace libre de faible épaisseur. L'espace libre E entre les surfaces 32a et 42a se réduit voire s'annule après serrage des boulons 50 pour permettre aux surfaces 31a, 41a situées au niveau du talon de bride de rester en contact entre elles. La surface 32a peut présenter une partie en légère saillie par rapport au reste de la surface qui est en retrait par rapport à la surface 31a, de façon à former un deuxième talon et définir alors une liaison bi-talon. Toutefois lors de la conception des liaisons dites "à talon", il arrive fréquemment que les contraintes de contact entre les liaisons et les faces d'appui soient localement excessives. Les marges mécaniques apparaissent alors négatives. Cela vient du fait que le concept de brides à talons génère une flexion des brides. Cette flexion a pour conséquence de focaliser le contact des talons sur leur périphérie en provoquant ainsi une concentration de forces 30 et donc de contraintes de compression. Cet effet a pour conséquence directe de générer des matages des surfaces en contact, au montage et pendant le service, au détriment de la qualité des surfaces. Ces matages des surfaces provoquent par la suite, une perte en 35 service du serrage des liaisons.

Les habitudes de conception pour contrer ces phénomènes de matage et fluage sont de surdimensionner les brides. Pour abaisser les contraintes locales excessives, il est habituel d'augmenter les surfaces en contact, ainsi que l'épaisseur des plateaux, pour diminuer les flexions, au détriment de la masse et de l'encombrement. Ainsi, si les brides à talon et bi-talon représentent une technologie qui permet d'augmenter significativement les marges à l'étanchéité des liaisons démontables, le principal avantage étant de canaliser l'effort de serrage au plus près du logement du joint d'étanchéité, ce qui rend ce logement très rigide et limite le délestage du joint, l'inconvénient majeur de cette technologie est que le concept autorise une flexion des plateaux des brides, ces flexions de brides étant intégralement transmises aux vis d'assemblage.

La flexion des vis d'assemblage est un chargement qui s'ajoute au chargement en tension, ce qui limite l'exploitation du potentiel de la visserie. De plus, le serrage au couple d'une vis en flexion demande un couple de serrage plus élevé (et donc une contrainte de torsion plus élevée) pour obtenir l'effort de serrage (tension) visé, ce qui limite davantage encore l'exploitation du potentiel de la vis. Des vis sujettes à flexion demandent donc à être moins serrées, présentent plus de risques de rupture en fatigue et s'écartent de l'utilisation normale des éléments de fixation qui nécessitent un chargement en tension pure et de fort niveau. L'optimisation de la conception devient problématique à cause de cette flexion des vis. La masse de la liaison devient plus importante car on est obligé d'épaissir les plateaux pour diminuer la flexion. Dans les ouvrages de technologie, il est proposé de supprimer la flexion dans la visserie en interposant sous la tête des vis et sous les 30 écrous de serrage des ensembles formant rotules. Ces ensembles formant rotules se composent d'une paire de rondelles (une rondelle concave et une rondelle convexe) qui peuvent jouer le rôle de rotule l'une par rapport à l'autre. Ces liaisons à rotule interposées sous les appuis des visseries 35 limitent les contraintes de flexion dans la mesure où elles autorisent un auto-alignement des efforts de tension des vis. Cette solution est cependant non satisfaisante car elle augmente le nombre de composants et d'interfaces et est donc défiabilisante, et en outre elle affecte fortement les coûts de production.

Objet et description succincte de l'invention L'invention vise à remédier aux inconvénients précités et à permettre de réaliser un dispositif de liaison étanche précontrainte à brides dont la qualité et la durée de vie sont améliorées tandis que le coût et l'encombrement sont réduits.

L'invention vise en particulier à permettre de supprimer la flexion à laquelle est soumis un organe de liaison dans un dispositif de liaison étanche précontrainte à brides sans ajouter de composant supplémentaire. Ces buts sont atteints, conformément à l'invention, grâce à un dispositif de liaison étanche précontrainte à brides, comprenant une première bride présentant une première surface de contact, une deuxième bride présentant une deuxième surface de contact située en regard de ladite première surface de contact, un joint d'étanchéité disposé dans un logement de joint ménagé entre lesdites première et deuxième surfaces de contact et des vis de serrage des première et deuxième brides disposées entre le logement de joint et la périphérie des première et deuxième brides parallèlement audit axe de symétrie pour venir mettre en contact entre elles au moins une partie des première et deuxième surfaces de contact, chaque vis présentant une tête extérieure venant en appui sur une face externe de bride de l'une des première et deuxième brides, caractérisé en ce que, avant le serrage des vis, ladite surface externe de bride est constituée par une surface conique dont la grande base est située du côté de la périphérie des brides et ladite surface externe de bride présente une légère inclinaison d'un angle a par rapport à un plan perpendiculaire audit axe de symétrie, cet angle a étant tel que, si avant le serrage des vis le jeu maximal entre les première et deuxième brides au niveau de la périphérie de celles-ci est E, et si L est la distance entre d'une part une zone d'appui localisé formant talon des brides en contact entre elles au voisinage du joint d'étanchéité avant le serrage des vis et d'autre part la périphérie des brides présentant ledit jeu maximal E, alors arctg a=E/ Selon un mode particulier de réalisation, ladite zone d'appui localisé constitue un talon intérieur par rapport au joint d'étanchéité. Selon un autre mode particulier de réalisation, ladite zone d'appui localisé constitue un talon extérieur par rapport au joint d'étanchéité. L'angle a est avantageusement inférieur à 2 degrés. Le dispositif de liaison étanche précontrainte à brides selon l'invention peut être appliqué notamment à une tuyauterie ou à une enceinte contenant un fluide sous pression.

Grâce aux mesures préconisées par la présente invention, n'est pas nécessaire de renforcer ou alourdir les pièces constituant le dispositif de liaison. Conformément à l'invention, c'est l'optimisation de la conception des surfaces d'appui des têtes de vis et des écrous qui permet d'éliminer toute possibilité de flexion lors de l'application de l'effort de serrage final. La forme particulière des plateaux de bride autorise une flexion faible et maîtrisée en début de serrage, alors que les efforts dans l'assemblage sont encore faibles et ne présentent aucun risque. Cette flexion initiale va diminuer et disparaître complètement lors de l'application progressive de l'effort maximum de serrage. Cette conception de l'assemblage a l'avantage de n'autoriser aucune flexion de vis même en cas de serrage excessif apparaissant au montage ou en fonctionnement (par exemple par suite d'effets thermiques, d'effets de fond ou pour d'autres raisons).

L'avantage principal de la suppression de toute flexion des vis dans la conception des dispositifs de liaison étanche précontrainte à brides à talon et bi-talon selon l'invention réside dans la possibilité d'utiliser au maximum le potentiel de tension de la visserie. Un serrage maximum de la visserie est en effet bénéfique à plusieurs titres - La rigidité de la liaison est augmentée et les performances d'étanchéité sont améliorées. L'augmentation du serrage des vis est bénéfique à leur tenue en fatigue. -La marge au desserrage est augmentée, ce qui confère une meilleure tenue aux vibrations.

La marge aux pertes par fluage des matériaux et tassements des surfaces est augmentée. Les vis, qui sont utilisées dans un domaine de fonctionnement conventionnel, peuvent être réutilisées plusieurs fois.

En résumé, l'invention permet des gains de masse ainsi qu'en marges mécaniques et d'étanchéité.

Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 à 4 sont des vues en demi-coupe axiale d'un premier exemple de dispositif de liaison étanche précontrainte à brides selon l'invention, selon quatre états successifs de serrage des vis ou boulons assurant la précontrainte, à savoir respectivement un état avant serrage deux états pendant serrage et un état après serrage des boulons assurant la précontrainte, - la figure 5 présente diverses courbes de contraintes de la visserie en fonction de l'effort de serrage pour des dispositifs de liaison étanche à brides bi-talon classiques et selon l'invention, - la figure 6 est une vue en demi-coupe axiale d'un deuxième exemple de dispositif de liaison étanche précontrainte à brides selon l'invention, avant serrage des boulons assurant la précontrainte, - les figures 7 et 8 sont des vues en demi-coupe axiale d'un exemple de dispositif de liaison étanche à brides connu du type à talon, dans une configuration avec un talon situé à l'intérieur par rapport au joint d'étanchéité, respectivement avant serrage et après serrage des boulons assurant la précontrainte, et - les figures 9 et 10 sont des vues en demi-coupe axiale d'un exemple de dispositif de liaison étanche à brides connu du type bi-talon, dans une configuration avec un talon situé à l'extérieur par rapport au joint d'étanchéité, respectivement avant serrage et après serrage des boulons assurant la précontrainte.

Description détaillée de modes particuliers de réalisation On décrira en référence aux figures 1 à 4 un premier exemple de réalisation d'un dispositif de liaison étanche précontrainte démontable à brides conforme à l'invention. Dans cet exemple, des tronçons de canalisation ou de réservoir 110, 120 ayant un axe de révolution 101 sont reliés chacun à une bride annulaire 130 respectivement 140. Les brides 130, 140 sont traversées par des éléments de liaison 150 tels que des boulons, vis, goujons ou similaires qui permettent d'exercer une précontrainte sur ces brides 130, 140. La figure 1 montre un dispositif de liaison avant serrage des éléments de liaison 150 (état 1) tandis que la figure 4 montre le dispositif de liaison après serrage de ces éléments de liaison 150 (état 4), les figures 2 et 3 montrant des étapes intermédiaires de serrage des éléments de liaison (états 2 et 3). Sur la figure 1, dans le voisinage des éléments de liaison 150, la face inférieure 131, 132 de la bride supérieure 130, qui est essentiellement transversale à l'axe de révolution 101, est une surface dont une partie 132 formant un premier talon extérieur au joint 160 est en contact avec la face supérieure 142, 141 de la bride inférieure et une partie périphérique 131 légèrement en retrait constitue un deuxième talon situé à une distance E de la face supérieure 141, 142 de la bride inférieure. La bride supérieure 130 présente également des ouvertures de passage des éléments de liaison 150. La face supérieure 141, 142 de la bride inférieure 140 est une surface continue essentiellement transversale à l'axe de révolution 101, dans le voisinage des éléments de liaison 150. Avant serrage des boulons 150, la face 141, 142 de la bride 140 est légèrement écartée, d'une distance E, de la face 131, 132 de la bride 130, au niveau du talon extérieur 131 de la bride 130. La face inférieure 131, 132 de la bride 130 présente également une partie en retrait supplémentaire destinée à former avec une partie de la face 142 de la bride 140 et le tronçon de canalisation 110 un logement 170 dans lequel est placé un joint 160.

Selon l'invention, la surface externe de la bride 130 sur laquelle vient en appui la tête des vis 150 est une surface conique dont la grande base est située du côté de la périphérie des brides 130, 140. La surface externe 133 de la bride 130 présente une légère inclinaison d'un angle a par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie 101. L'angle a est tel que Arctg a = E/L Où - E est le jeu maximal entre les brides 130, 140 au niveau de la périphérie de celles-ci, et - L est la distance entre une zone d'appui localisé formant talon 132, 142 des brides en contact entre elles au voisinage du joint d'étanchéité 160 avant le serrage des vis 150 et la périphérie des brides 130, 140 présentant le jeu maximal E. L'angle a est avantageusement inférieur à 2°. Dans l'état 1 de la figure 1, la vis 150 est intégrée au montage avec un effort nul. Le contact entre la tête de vis et le plateau d'appui 130 est local du fait de l'usinage en légère pente de la surface externe 133 de ce plateau 130. C'est cet usinage en légère pente qui permet d'éliminer toute contrainte de flexion de la vis dans l'assemblage final de la figure 4 (état 4). Dans l'état 2 représenté sur la figure 2, un couple de serrage croissant a été appliqué à la vis 150, la tension dans la vis 150 a augmenté et fait fléchir la vis 150 jusqu'à ce que la tête de vis vienne complètement en appui sur la surface d'appui 133 du plateau 130. La contrainte de flexion de la vis 150 au montage atteint ici son maximum. La contrainte de Von Mises reste faible et très largement dans le domaine élastique car l'effort de tension associé à cette flexion est faible.

Dans l'état 3 représenté sur la figure 3, l'augmentation du couple de serrage a continué de provoquer la flexion de la bride 130 jusqu'à l'annulation du jeu E qui existait au niveau du talon extérieur 131 de la liaison étanche. Cette flexion de bride permet à la vis de se redresser jusqu'à annuler la contrainte de flexion qui existait à l'état 2.

A partir de l'état 3 de la figure 3, le couple de serrage final est appliqué à la vis 150. La tension dans cette vis 150 devient maximale. La contrainte de flexion reste nulle, car les mouvements de flexion des plateaux 130, 140 ne sont plus possibles quand le talon extérieur 131 de la bride 130 est en contact avec la surface 141 de la bride 140. Dans l'état 4 final représenté sur la figure 4, la tension de la vis peut être optimisée au maximum autorisé par la résistance des matériaux. L'exploitation du potentiel de la visserie est alors à son maximum. Cette optimisation de l'exploitation des vis 150 va dans le sens d'une optimisation de la conception globale de toute la liaison. Comme on l'a vu en référence à la figure 1, dès lors que la surface supérieure 133 de la bride 130 est usinée avec une pente d'un angle ùa, et que le jeu E du talon extérieur 131 autorise une rotation de section de bride d'un angle a, quand la section de bride a fléchi complètement au montage, l'angle a est devenu nul et toute flexion est éliminée dans les vis 150.

D'une manière générale, les brides à talons et bi-talons améliorent les performances d'étanchéité des liaisons en focalisant l'effort de serrage sur la région du logement du joint d'étanchéité, mais, dans les dispositifs classiques, un inconvénient réside dans le fait qu'une flexion des vis est autorisée à cause de l'existence du jeu initial entre les deux brides. Lors du serrage d'une vis, par l'application d'un couple de serrage, la tension dans la vis augmente. Sous l'action de cet effort de serrage, les brides de la liaison fléchissent à cause du jeu fonctionnel qui existe entre les brides au droit des vis et la flexion des brides provoque la flexion des vis. Un tel système est de nature hyperstatique, mais on peut considérer que la vis est relativement souple par rapport à la rigidité des brides, de sorte que la déformation des vis va suivre la déformation des brides. Le chargement en flexion d'une vis est proportionnel au chargement en tension et ce chargement en flexion reste dans l'assemblage pendant toute la durée de l'exploitation du matériel, ce qui pénalise les marges de sécurité du matériel et l'optimisation de la liaison. La présente invention permet précisément de remédier à cet inconvénient grâce à l'usinage en cône de la surface extérieure du plateau de la bride à talon ou bi-talon sur laquelle viennent s'appuyer les têtes des vis de fixation. Cette configuration permet en effet de supprimer les flexions sur les vis dans l'état final de fonctionnement.

Dans un dispositif selon l'invention, en début de serrage, les têtes de vis, qui s'appuient sur une surface conique, voient un effet de flexion apparaître, provoqué par l'excentrement du point de contact tête de vis/bride par rapport à l'axe de révolution de la vis . Cet effet disparaît progressivement lors de l'application de l'effort de serrage. Sous l'action de l'effort de serrage, le plateau de la bride fléchit et l'angle du cône initial diminue et disparaît, sous réserve que l'angle du cône soit bien dimensionné en fonction du jeu de conception du talon extérieur de la liaison.

On a représenté sur la figure 6 un deuxième mode de réalisation de l'invention appliqué à une liaison étanche précontrainte à brides à talon simple disposé à l'intérieur par rapport au joint. Dans le cas de la figure 6, des tronçons de canalisation 210, 220 ayant un axe de symétrie 201 sont équipés respectivement de brides annulaires 230, 240 traversées par des éléments de liaison 250 tels que des boulons, vis, goujons ou similaires qui permettent d'exercer une précontrainte sur ces brides 230, 240. Dans le voisinage des éléments de liaison 250, la face inférieure 231, 232 de la bride supérieure 230, qui est essentiellement transversale à l'axe de révolution 201, est une surface continue, sans partie en retrait (à l'exception des ouvertures de passage des éléments de liaison 250). La face inférieure 231, 232 de la bride supérieure 230 se raccorde vers l'intérieur à une partie du tronçon de canalisation 210 dont la face inférieure 211, avant serrage des boulons 250, est en contact avec la face 221 du tronçon de canalisation 220. La face supérieure 241, 242 de la bride inférieure 240 est une surface continue essentiellement transversale à l'axe de révolution 201 dans le voisinage des éléments de liaison 250. Avant serrage des boulons 250, la face 241, 242 de la bride 240 est légèrement écartée, d'une distance E, de la face 231, 232 de la bride 230. La face supérieure 241, 242 de la bride 240 présente cependant une partie en retrait destinée à former avec une partie de la face 231 de la bride 230 et le tronçon de canalisation 210, un logement 270 dans lequel est placé un joint 260. La partie en retrait de la face supérieure de la bride 240 se prolonge par un épaulement et définit vers l'intérieur une surface 221 qui est Il perpendiculaire à l'axe 201 et est en contact avec la surface 211 de la bride 230. Comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 1, avant le serrage des vis 250, la surface externe 233 de la bride 230, sur laquelle viennent en appui les têtes des vis 250, est constituée par une surface conique dont la grande base est située du côté de la périphérie des brides 230, 240. Cette surface externe 233 présente une légère inclinaison d'un angle a par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie 201, cet angle a étant tel que, si avant le serrage des vis 250 le jeu maximal entre les première et deuxième brides 230, 240 au niveau de la périphérie de celles-ci est E, et si L est la distance entre une zone d'appui localisé formant talon 211, 221 des brides en contact entre elles au voisinage du joint d'étanchéité 260 avant le serrage des vis 250 et la périphérie des brides 230, 240 présentant ledit jeu maximal E, alors arctg a = E/L.

Lorsque l'on applique aux vis 250 un couple de serrage augmentant progressivement, le dispositif selon le mode de réalisation de la figure 6 se comporte comme celui du mode de réalisation de la figure 1 avec des états successifs tels que ceux déjà décrits en référence aux figures 2 à 4 de sorte que cette description fonctionnelle ne sera pas répétée. Dans l'état final du mode de réalisation de la figure 6, le jeu E est complètement résorbé, les têtes des vis 250 sont plaquées de façon uniforme sur la surface 233 qui est alors perpendiculaire à l'axe 201 et les vis 250 ne sont plus soumises à des efforts de flexion. Il est à noter que les termes "inférieur" et "supérieur" sont utilisés dans la présente description par commodité en référence à la position des brides sur le dessin, mais la liaison à brides peut naturellement avoir n'importe quelle position par rapport à la verticale. L'optimisation selon l'invention augmente les marges mécaniques des liaisons, ce qui permet en conséquence une réduction de masse, et l'optimisation s'obtient sans surcoût de production puisque la réalisation des surfaces coniques peut être faite avec les techniques de tournage classiques. Afin de montrer les gains apportés grâce aux mesures préconisées selon la présente invention, on donne ci-dessous une étude comparative basée sur des calculs éléments finis 3D entre une liaison bi- talon classique, telle que celle illustrée en référence aux figures 9 et 10 et une liaison bi-talon conforme à l'invention, telle que celle illustrée sur les figures 1 à 4, où la face 133 de la bride 130 est réalisée de façon optimisée par rapport à la face supérieure de la bride 30 de la liaison classique. Les résultats seraient semblables pour une comparaison entre une liaison à talon simple classique, telle que celle illustrée sur les figures 7 et 8, et une liaison à talon simple conforme à l'invention, telle que celle illustrée sur la figure 6, où la face 233 de la bride 230 est réalisée de façon optimisée par rapport à la face supérieure de la bride 30 de la liaison classique.

Les caractéristiques générales du dispositif de liaison étanche ayant donné lieu à comparaison sont les suivantes : Diamètre intérieur des tronçons de canalisation : 95mm Diamètre d'implantation des vis : 141,5mm Diamètre des vis : M12 Nombre de vis : 13 Matériau des brides : Inconel 625 Matériau des boulons : EZ6NCT25-15 (sigma0,2 = 655MPa , Rm = 935MPa) Pression de service : 300 Bar Effort de serrage par vis : 50000N Angle a du cône (surface 133) pour la liaison optimisée selon l'invention : 0,7°. Lorsque l'on compare les déformées de la liaison bi-talon classique à la liaison bi-talon optimisée selon l'invention, on note une nette 25 différence au niveau de la flexion des vis qui est complètement supprimée dans le cas de la liaison optimisée. Le calcul des contraintes de flexion (demi-différence des contraintes relevées de part et d'autre du diamètre dans la zone de flexion maximale), donne des valeurs qui sont indiquées dans le tableau ci-30 dessous : Liaison bi-talon classique Liaison bi-talon selon l'invention Montage Fonctionnement Montage Fonctionnement 279 MPa 294 MPa 0 MPa 9 MPa On voit que l'optimisation de la surface de la bride a permis de supprimer complètement la contrainte de flexion au montage. En fonctionnement, la contrainte de flexion résiduelle de 9 MPa s'explique par les déformations de la liaison sous l'effet de la mise en pression. En effet, de manière générale, toutes les liaisons subissent une flexion lors du chargement en pression, qui génère une légère flexion des vis. Toutefois, il serait possible d'optimiser différemment la liaison pour avoir une flexion nulle dans la vis en fonctionnement en acceptant une légère contrainte de flexion en fin de montage. Cela peut être fait au cas par cas selon les conditions de chargement mécanique et hydraulique de la liaison. La figure 5 montre une série de courbes illustrant l'évolution des contraintes (en MPa) au cours du serrage, en fonction de l'augmentation de l'effort de serrage (en N). La courbe 301 illustre l'évolution de la contrainte de flexion pour une liaison bi-talon classique. La courbe 302 illustre l'évolution de la contrainte de flexion pour une liaison bi-talon optimisée selon l'invention. La courbe 303 illustre l'évolution de la contrainte de traction. La courbe 304 illustre l'évolution de la contrainte équivalente pour une liaison bi-talon classique. La courbe 305 illustre l'évolution de la contrainte équivalente pour une liaison bi-talon optimisée selon l'invention On a également représenté sur la figure 5 la courbe 306 donnant la tension admissible pour la limite élastique du matériau des boulons (ao,2/1,1) Dans le cas d'une liaison bi-talon classique, la courbe 301 montre que les contraintes de flexion ne cessent d'augmenter, ce qui conduit (courbe 304) à une contrainte équivalente supérieure au critère de tenue du fût de la vis à la limite élastique.

La marge mécanique des vis de la liaison classique est de 595/719 û 1 = -17% Dans le cas d'une liaison optimisée selon l'invention, la contrainte de flexion (courbe 302) passe par un maximum de 106MPa pour un effort de serrage de 12800 N (et une contrainte de traction de 113MPa), puis la flexion ne cesse de décroître jusqu'à disparaître. La contrainte équivalente finale (courbe 305) correspond ainsi à celle d'une vis en tension pure. La marge mécanique des vis de la liaison optimisée est de 595/445 ù 1 = 38%.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de liaison étanche précontrainte à brides avec un axe de symétrie (101 ; 201), comprenant une première bride (130 ; 230) présentant une première surface de contact (131, 132 ; 211, 231, 232), une deuxième bride (140 ; 240) présentant une deuxième surface de contact (141, 142 ; 221, 241, 242) située en regard de ladite première surface de contact (131, 132 ; 211, 231, 232), un joint d'étanchéité (160 ; 260) disposé dans un logement de joint (170 ; 270) ménagé entre lesdites première et deuxième surfaces de contact et des vis (150 ; 250) de serrage des première et deuxième brides (130, 140 ; 230, 240) disposées entre le logement de joint (170 ; 270) et la périphérie des première et deuxième brides (130, 140 ; 230, 240) parallèlement audit axe de symétrie (101, 201) pour venir mettre en contact entre elles au moins une partie des première et deuxième surfaces de contact, chaque vis (150 ; 250) présentant une tête extérieure venant en appui sur une face externe (133 ; 233) de bride de l'une (130; 230) des première et deuxième brides (130, 140 ; 230, 240), caractérisé en ce que, avant le serrage des vis (150 ; 250), ladite surface externe (133 ; 233) de bride est constituée par une surface conique dont la grande base est située du côté de la périphérie des brides (130, 140 ; 230, 240) et ladite surface externe de bride (133 ; 233) présente une légère inclinaison d'un angle a par rapport à un plan perpendiculaire audit axe de symétrie (101 ; 201), cet angle a étant tel que, si avant le serrage des vis (150 ; 250) le jeu maximal entre les première et deuxième brides (130, 140 ; 230, 240) au niveau de la périphérie de celles-ci est E, et si L est la distance entre d'une part une zone d'appui localisé formant talon (132, 142 ; 211, 221) des brides en contact entre elles au voisinage du joint d'étanchéité (160 ; 260) avant le serrage des vis (150 ; 250) et d'autre part la périphérie des brides (130, 140 ; 230, 240) présentant ledit jeu maximal E, alors arctg a = E/L.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone d'appui localisé constitue un talon intérieur (211, 221) par rapport au joint d'étanchéité (260).

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone d'appui localisé constitue un talon extérieur (132, 142) par rapport au joint d'étanchéité (160).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 caractérisé en ce que l'angle a est inférieur à 2 degrés.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une tuyauterie ou à une enceinte contenant un fluide sous pression.