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PERFECTIONNEMENTS AUX ACCOUPLEMENTS.DE TUYAUX FLEXIBLES.
La présente invention est relative à des perfectionnements aux élé- ments composants d'accouplements de tuyaux à haute pression, du genre de ceux utilisant un tuyau flexible.comportant des couches tubulaires interne et exter- ne de matière élastique comme du caoutchouc (naturel ou synthétique) et une couche tubulaire de matière de renforcement flexible enrobée entre elles, et une garniture terminale grâce à laquelle l'accouplement peut être relié à un autre appareil. Dans de tels accouplements, le tuyau est relié à la garniture terminale par accrochage ou retenue directe de la matière du renforcement mis à nu ou découvert, réalisée à l'aide d'un manchon externe de la garniture ter- minale, de préférence par la contraction de ce manchon.
La matière de renfort cement peut être écartée ou évasée vers l'extérieur et peut être constituée par des groupes, analogues à des rubans, de fins fils d'acier à haute résis- tance, tressés dans une forme tubulaire. Sauf indication contraire, la cou- che de renforcement est constituée en métal, bien qu'elle puisse comporter un recouvrement en tissu. La disposition comporte également un organe d'inser- tion s'adaptant dans l'extrémité du tuyau. Un tuyau est un tuyau à haute pression lorsqu'il est propre à être utilisé pour des pressions supérieures à 35 Kgs par cm2.
Des éléments composants d'accouplements présentant les carac- téristiques ci dessus sont des éléments composants d'accouplements du genre spécifié. @ @ .. - '
Dans de tels éléments composants d'accouplements, le tuyau doit être scellé à la garniture terminale pour prévenir.tout échappement de flui- de, et ceci est généralement obtenu en contractant un manchon externe de la garniture sur le tuyau de manière que la matière élastique se trouvant à l'intérieur de la garniture soit très fortement comprimée à l'effet de pres- ser fermement la couche interne du tuyau sur un organe d'insertion.
Des inconvénients se produisent lorsque de tels éléments compo- sants d'accouplements sont soumis à des conditions de température variant dans de larges limites et à des efforts de traction se produisant dans les
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conditions de travail, ces inconvénients s'exagérant si l'on se trouve en pré- sence de qualités très variables de caoutchouc comme ce peut être le cas en pratique. Les températures élevées ont tendance à provoquer un déplacement du caoutchouc sans rétablissement subséquent de l'élasticité, et l'efficacité de l'élément composant d'accouplement en est altérée.
L'objet de la présente invention est de prévoir une disposition perfectionnée d'élément composant d'accouplement qui, en pareilles circonstan- ces, aura un comportement plus uniforme. Pour réaliser cet objet, on cherche à éviter les efforts de compression énergiques sur le caoutchouc du tuyau, et à utiliser d'une manière appropriée les qualités de flexibilité du caout- chouc, ou de la substance analogue au caoutchouc, de la couche interne du tuyau, comme un moyen pour réaliser un scellement contre l'échappement des fluides contenus sous des pressions élevées dans le tuyau. @
Plus exactement, un objet de l'invention consiste à permettre l'exposition d'une portion de la couche interne qui doit être utilisée com- me organe de scellement, avant l'assemblage, de manière que sa face ou sur- face de scellement puisse être aisément préparée.
Conformément à l'invention, un accouplement pour tuyau flexible du genre défini, est caractérisé en ce que (a) une portion terminale de la couche élastique interne fait saillie au delà de la couche externe, et la cou- che de renforcement fait également saillie au delà de la couche externe et est dépouillée de la couche interne, (b) la couche de renforcement traverse l'intérieur d'un anneau ou bague et est repliée en arrière sur l'extérieur de celui-ci, (c) la couche de renforcement est directement accrochée ou rete- nue entre le manchon externe de la garniture terminale et, l'anneau ou ba- gue, (d) la portion saillante de la couche interne procure un organe de scellement annulaire à haute pression,
propre à être refoulé par la pression in- terne régnant dans le tuyau en contact de scellement avec un siège fourni par une partie de la garniture terminale, (e) un scellement à basse pression est obtenu par engagement de la portion saillante de la couche interne entre une lèvre interne de la garniture terminale et l'organe d'insertiono Un scelle- ment à basse pression peut être obtenu par l'emploi d'un organe d'insertion élastique pressant la couche interne contre son siège, avec ou sans la carac- téristique (e).
Un moyen de scellement à basse pression est nécessaire pour empê- cher les fuites lorsque la pression tombe en dessous de celle à laquelle les fuites sont empêchées par la pression de la portion saillante de la couche interne contre son siège de la garniture terminale.
Le iet accorchage ou retenue -directe de la matière de renforcement, l'engagement de la portion, saillante dé la couche interne entre la lèvre et l'organe d'insertion, ainsi qu'un accrochage ou retenue directe de la matière de renforcement entre l'anneau et la lèvre peuvent s'obtenir comme résultat de la contraction du manchon externe.
L'organe d'insertion élastique peut être formé d'un ressort en hé- lice dont les convolutions s'ouvrent sous la pression exercée par la lèvre à travers la couche interne. Alternativement, l'extrémité interne du ressort peut être protégée contre une telle action ou résultat par un manchon tubulai- re ou un chapeau.
Les surfaces de scellement de la couche interne et de son siège peuvent en totalité ou partiellement être parallèles à leurs axes, et la portion terminale libre de la couche interne peut être réduite extérieure- ment en diamètre pour la rendre plus sensible à la pression interne, le siè- ge étant convenablement formé pour coopérer avec la dite zone de diamètre ré- duito Alternativement, les surfaces de scellement de la couche interne et de son siège peuvent être convergentes en s'écartant de l'extrémité de la cou- che externe, aussi longtemps que la caractéristique (e) est présente.
L'organe d'insertion peut être un tube rigide, perforé et, ou ré- duit quant à son diamètre externe à l'extrémité externe afin de permettre au fluide d'avoir accès à l'intérieur de la couche interne.
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Ce tube peut être établi à la manière d'une bague fendue, ou autre- ment conformé de façon qu'il puisse exercer une pression dans une direction radiale externe sur la couche interne.
Conformément à une autre disposition de l'invention, l'anneau, a- vant contraction, présente des surfaces s'inclinant vers l'intérieur à partir d'une extrémité libre mince voisine de la paroi terminale de la couche exter- ne, vers une extrémité épaisse, et cette extrémité mince est ramenée vers l'intérieur par la contraction du manchon qui s'effectue autour d'elle, de sorte que la matière de renforcement découverte est accrochée et tirée autour de l'extrémité épaisse de l'anneau. Cette dernière extrémité de l'anneau est de préférence de profil semi circulaire, et le fond d'un évidement for- mé dans la garniture entre le manchon et la lèvre, qui la reçoit, peut en section présenter un contour pratiquement semi circulaire.
L'anneau peut ê- tre contracté de manière que sa face inclinée vers l'intérieur devienne cy- lindrique, et une face externe initialement cylindrique de l'anneau ainsi qu'une face interne initialement cylindrique du manchon sont rendues coni- ques dans l'élément d'accouplement terminée
L'invention comprend la méthode d'établissement d'un élément com- posant d'accouplement de tuyau flexible du genre spécifié, qui consiste à utiliser un tuyau dans lequel la portion terminale de la couche interne et la portion terminale correspondante de la couche de renforcement font saillie au delà de l'extrémité correspondante de la couche externe, à replier la por- tion saillante de la couche de renforcement en s'écartant de la portion sail- lante de la couche interne,
et à meuler la périphérie externe de la dite por- tion saillante de la couche interne pour former un organe de scellement et, avant ou après meulage, à assembler l'anneau autour de la région des dites portions saillantes, plus près de l'extrémité de la couche externe, et à re- plier la matière mise à nu ou découverte autour du dit anneau,à assembler alors la garniture de manière que son manchon entoure l'anneau et la matière de renforcement découverte qui l'entoure, et à contracter alors le manchon de façon à retenir la matière de renforcement entre lui-même et l'anneau et entre l'anneau et la lèvre, grâce à quoi le tuyau est assujetti à la garni- ture et l'organe de scellement peut être pressé à l'aide de la pression flui- de interne ens relation de scellement avec sonsiège de la garniture. @
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L'brgane d'insertion peut être disposé dans l'organe de scelle- ment avant le'meulage de la face de scellement., Il sert alors à supporter l'organe de scellement pendant l'opération de meulage.
On peut, lorsque la disposition le permet, meuler la couche inter- ne alors que l'anneau est en place et cela dans la région de la portion in- terne saillante de la couche interne qui s'étend au delà du coté de l'anneau qui est éloigné de l'extrémité de la couche externe, ou bien, lorsque c'est nécessaire, meuler la couche interne avant que l'anneau ne soit appliqué, re- plier; alors la matière de renforcement à nouveau en arrière vers l'organe de scellement, insérer l'anneau par dessus, et replier la matière de renfor- cement autour de l'anneau et finalement appliquer et contracter le manchon.
A l'effet que l'invention puisse être bien comprise, on se réfère- ra ci-après aux dessins annexés qui illustrent, à titre d'exemples, quatre dispositions d'élément, composant d'accouplement selon l'invention, Fige 1 étant une élévation en coupe d'une disposition et la fige 2 une élévation en coupe d'une autre disposition, fige :3 une élévation en coupe d'une autre disposition et figo 4 une élévation en coupe d'une autre disposition encore.
En se référant plus spécialement à la moitié supérieure de la fig.1 qui montre le tuyau et la garniture terminale assemblés, prêts pour la con- traction destinée à fixer la garniture au tuyau, le tuyau comprend des couches tubulaires interne et externe 1,2, de matière élastique, et une couche de ren- forcement flexible 3, qui peut être constituée de groupes, agencés à la façon de rubans, de fins fils d'acier à haute résistance, tressés dans une forme tubulaire, avec ou sans tissu contigu interne ou externe, ou tant interne qu'externe.
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La portion terminale de la couche externe 2 a été arrachée et la portion exposée de la couche de renforcement, séparée de la portion formant saillie,4, de la couche interne, dont la périphérie externe a été meulée en cône à partir d'un point voisin de l'extrémité de la couche externe. Cette portion saillante de la couche interne procure un organe de scellement.
5 est un anneau métallique qui est pourvu d'un épaulement en 6 et comporte un prolongement axial 7. La garniture terminale comprend un manchon 8 pourvu d'une paroi terminale 9, d'un prolongement 10, d'une lèvre annulai- re 11 et d'une face interne usinée en cône 12 (dénommée le siège) s'étendant d'un épaulement interne 13 du prolongement jusqu'à la pointe 14 de la lèvre 11.
On prévoit également un organe d'insertion 15, constitué par un fil de section rectangulaire enroulé sur lui-même à spires serréeso
L'anneau 5 est disposé autour de cette partie de l'organe de scel- lement et la portion exposée correspondante 16 de la couche de renforcement la plus rapprochée de l'extrémité de la couche externe, et la portion termi- nale 17 de la couche de renforcement a été repliée autour du dit anneauo Le prolongement d'anneau 7 se projette par dessus la couche externe 2 qui a de préférence été légèrement meulée à l'endroit où elle est reçue dans le prolon- gement. L'épaulement incliné 6 porte contre l'extrémité de la couche exter- ne.
Le manchon 8 a été refoulé axialement par dessus la dite portion terminale 17 de la couche de renforcement, pour la replier autour de l'annesau 5.
La lèvre 11 fait pont pour l'espace entre la paroi terminale 9 et l'extrémité adjacente de l'anneau 5, et pénètre dans l'espace entre la matiè- re de renforcement 16 se trouvant à l'intérieur de l'anneau et l'organe de scellement 4. Le manchon comporte une bande de martelage élargie, solidaire, 18, placée autour de l'anneauo Cette bande élargie peut alternativement être constituée par un anneau séparé.
L'organe d'insertion 15 a été inséré dans l'organe de scellement.
La moitié inférieure de la figure montre l'élément composant d'ac- couplement terminé, le manchon 8 ayant été contracté autour de l'anneau,et le prolongement 7 autour de la couche externe. Comme résultat de la contrac- tion du manchon 8, l'anneau 5 est contacté, la portion terminale 17 de la couche de renforcement est accrochée ou retenue de façon sure entre le man- chon et l'anneau,la matière de renforcement est également. accrochée ou re- tenue entre l'anneau et la lèvre 11, et la lèvre est repliée vers l'intérieur pouf* pincer l'organe de scellement localement, entre elle-même et l'organe d'insertion, et suffisamment pour sceller la lèvre à l'organe de scellement aux basses pressions fluides internes.
L'organe d'insertion formant ressort, enroulé en hélice, agit comme un élément de résistance et l'effet de l'opéra- tion de contraction exécutée sur le manchon et l'anneau sousjacent, est d'ou- vrir les convolutions du dit organe, en accroissant ainsi sa longueur de cha- que coté de la zone où la lèvre pince l'organe de scellement et en permettant au caoutchouc de la couche interne de s'écouler avec l'organe d'insertion qui s'étend et de refouler l'organe de scellement intimement sur son siège.
Dans la¯disposition représentée dans la fig. 2, l'organe de scel- lement est forme;par la portion terminale libre 4a de la¯partie saillante de la couche interne, cette portion terminale libre,étant.d'un diamètre ex- terne réduit comparativement à celui de la couche interne de sorte que l'or- gane de scellement est le plus apte à répondre à la pression fluide inter- neo Le siège 12a est établi pour correspondre avec l'organe de scellement ainsi formé. Les surfaces de scellement co-opérantes de l'organe de scelle- ment et de son siège sont établies parallèles aux axes de ces organes.
Avec une telle disposition, il n'est pas essentiel que la lèvre soit repliée vers l'intérieur pour pincer la portion saillante 4 entre elle-même et l'or- gane d'insertiono Dans la disposition illustrée, la lèvre est repliée vers l'intérieur pour pincer la portion 4 entre elle-même et un chapeau tubulaire 4b qui entoure l'extrémité interne de l'organe d'insertion formant ressort.
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Par suite le ressort n'est pas allongé comme résultat du repliement vers l'in- térieur de la lèvre,, La portion du ressort qui n'est pas entourée par le cha- peau repousse l'organe de scellement 4a contre son siège. La moitié supérieu- re de la figure montre les parties avant la contraction du manchon 8, et la partie inférieure après que le manchon a été contractée La figo 2 montre éga- lement une disposition dans laquelle le prolongement 10 est séparé du manchon et de sa paroi terminaleo L'organe séparé est brasé dans une perforation cen- trale pratiquée dans la paroi terminale.
Dans la disposition montrée dans la figure 3, l'organe d'insertion a la forme d'un tube 19 avec un prolongement 20 de diamètre réduit, la lèvre 11 étant repliée vers l'intérieur pour pincer l'organe de scellement sur le tube 19 et la pression fluide interne ayant accès à l'intérieur de l'organe de scellement autour de l'extension ou prolongement du tube. Ce tube peut être établi à la manière d'une bague fendue, ou autrement conformé de maniè- re qu'il puisse exercer une pression sur la couche interne dans une direction radiale externe.
Dans les dispositions représentées, la terminaison de l'organe d'in- sertion concorde pratiquement avec la petite extrémité de l'organe de scelle- ment. Dans une disposition alternative de la figo 3,l'organe d'insertion peut s'étendre jusqu'à l'épaulement du prolongement 10 du manchon, le tube établi de diamètre uniforme et l'organe de scellement conditionné pour venir en contact avec la-périphérie externe du dit tube et.avec-le siège, tandis que le tube est muni de perforations ou ajouré pour permettre au fluide in- terne sous pression d'avoir accès à l'organe de scellement afin de le repous- ser contre le siègeo
Le manchon 8 et le prolongement 10 sont représentés comme solidai- res, mais ils peuvent être constitués de parties séparées,par exemple bra- sées entre elles, par exemple,
le manchon et la paroi terminale peuvent for- mer une partie, et le prolongement et la lèvre peuvent former une autre par- tie, fermement fixée dans la paroi terminale.
Le prolongement du manchon peut être construit ou recevoir toute forme appropriée ou bien connue en vue de l'accouplement de l'élément compo- sant à un élément composant conjugué; il peut par exemple comporter un nipple ou mamelon 21 et une gorge ou rainure annulaire 22 pour s'accoupler à un écrou de raccord de la manière décrite dans le brevet anglais 540.490. Comme il est montré dans la moitié inférieure de la figo 1, le nipple ou mamelon peut être constitué par une partie séparée, brasée ou fixée de toute autre manière convenable au prolongement 10, dans une position angulaire par rapport à ce- lui-ci.
La méthode qui est de préférence adoptée pour préparer l'élément composant d'accouplement en vue de la contraction, consiste à tout d'abord couper une longueur terminale de la couche externe du tuyau, à repousser alors la matière de renforcement, en l'écartant de la portion saillante de la cou- che interne., à l'aide d'un outil annulaire légèrement conique comportant un téton de centrage s'adaptant dans le tuyau,
après quoi la matière de renfor- cement ainsi séparée est ramenée vers l'extérieur à l'aide d'un outil à ex- trémité émoussée comportant également un téton de centrage et suffisamment évasé vers l'extérieur pour permettre l'application d'un outil annulaire sur la matière évasée en sorte de la replier à l'intérieur de l'outil annu- laireg La portion de la couche interne faisant saillie sur l'outil annu- laire peut alors être aisément meulée à la forme conique désirée.
L'outil annulaire, est ensuite retiré et la matière évasée est ramenée élastiquement vers l'intérieur par un outil en forme d'anneau fendu, de manière que l'an- neau de la garniture terminale puisse être inséré, le prolongement en avant, par dessus la matière de renforcement,, L'outil en forme d'anneau fendu est alors retiré, et l'anneau,est repoussé jusqu'au moment où l'épaulement vient buter contre l'extrémité de la couche externeo La matière de renforcement fait ressort ou se renfle à nouveau derrière l'anneau, et tandis que l'extré- mité libre du prolongement de l'anneau porte contre une butée (formée par un outil en forme d'anneau fendu), le manchon est pressé par dessus la matière évasée, par exemple à l'aide du piston d'une presse,
et replie cette matière
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autour de l'extérieur de l'anneauo L'organe d'insertion peut être introduit dans l'extrémité du tuyau avant l'exécution de l'opération de meulage, et il sert à recevoir un téton ou broche pour supporter l'extrémité saillante de la couche interne pendant le meulageo Le manchon est alors contracté, ce qui entraîne la contraction de l'anneau, la portion terminale 17 de la couche de renforcement étant fortement serrée ou retenue entre le manchon et l'anneau, et la lèvre 11 étant repliée vers l'intérieur et formant la zone de scellement à basse pression.
Dans la disposition représentée dans la fig. 4, et en se référant plus spécialement à la moitié supérieure de cette vue, l'anneau métallique 5a présente une forme modifiée qui comporte des parois inclinées vers l'in- térieur à partir d'une extrémité libre, mince, voisine de l'extrémité de la couche interne 2 du tuyau, jusqu'à une extrémité épaisse dont le profil en section est sensiblement semi circulaire,, L'extrémité épaisse de l'anneau est disposée dans un évidement ménagé par le manchon 8a, sa paroi terminale 9a et la lèvre annulaire 11a qui-pénètre entre la matière de renforcement mi- se à nu ou découverte et la portion saillante 4a de la couche interne 1 du tuyauo Le fond de cet évidement est également de contour de section sensi- blement semi circulaire,
et pratiquement concentrique avec celui de l'extré- mité épaisse de l'anneauo La portion saillante de la couche interne est ex- térieurement .réduite en diamètre entre l'épaulement 23 et son extrémité li- bre, et le siège pour cette portion est conformé pour correspondre à la for- me externe de la'dite portion saillanteo Le manchon comporte une bande de martelage 24 qui est disposée et contractée autour de l'extrémité mince de l'anneau comme il est montré dans la partie inférieure de la vue, de sorte que la surface interne conique de l'anneau est déformée en une surface prati- quement cylindrique alors que la surface externe cylindrique de l'anneau et la surface cylindrique interne du manchon sont amenées par déformation'dans une forme conique correspondante.
La portion terminale de la matière de renforcement découverte est serrée ou retenue entre le manchon-et l'anneau, et tandis que la bande de martelage est contractée, la matière de renforcene nt découverte est tout d'abord accrochée et ensuite tirée autour de l'extrémité épaisse de l'anneau. -
L'organe d'insertion est constitué par un ressort en hélice 25, qui¯¯presse normalement l'organe de scellement vers l'extérieure 'contre son siège, et permet L'accès du fluide sous pression de l'intérieur du tuyau à la périphérie interne de. l'organe de scellement pour le presser plus for- tement contre son siège.
'La pression exercée sur la matière mise à nu'ou découverte tend à reprendre tout le mou que cette matière peut avoir sous l'an- neauo A son tour ceci réduit les possibilités d'un déplacement axial rela- tif entre le tuyau et le garniture dans les conditions de travailo Par la disposition des faces de scellement de l'organe de scellement et de son siège parallèles à leurs axes, un léger déplacement axial relatif qui peut se pro- duire n'écarte pas l'organe de scellement de son siège.
Dans cette disposition, la portion terminale de la couche externe est arrachée, la portion terminale saillante de la matière de renforcement est séparée de la portion,terminale saillante de la couche interne, et l'an- neau est appliqué par dessus la matière de renforcement mise à nu ou décou- verte, et cette dernière est repliée autour de l'anneau et maintenue en ar- rière par un outil approprié pour exposer la surface externe de cette région de la portion saillante de la couche interne qui s'étend au delà de l'anneauo Cette surface est destinée à procurer la face de scellement de l'organe de scellement, et elle est alors meulée, l'outil est retiré et le manchon est appliqué comme il est montré dans la partie inférieure de la vueo
Le manchon ne doit pas comporter une bande de martelage élargie;
il peut par exemple avoir une épaisseur uniforme de paroio
Dans une variante, le manchon est fileté et un écrou tubulaire male ou femelle, disposé autour du tuyau est engagé par vissage avec le manchon de manière que l'écrou fasse pression sur l'extrémité de l'anneau à l'effet d'obliger ce dernier à serrer ou retenir la matière de renforcement entre lui-même et le manchon, ou bien encore l'écrou peut comporter une ex-
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trémité formant coin venant en engagement avec une partie interne conique de l'anneau afin de dilater l'anneau vers l'extérieur pour serrer ou retenir la matière de renforcement entre lui-même et l'extrémité du manchono
Lorsque dans la description précédente il est dit que la couche de renforcement est mise à nu ou découverte,
l'expression englobe les dispositions dans lesquelles cette couche est munie d'un recouvrement de tissu qui lui est contigu, ou bien encore d'une couche de caoutchouc tellement mince que lors- que le serrage se produit, cette couche est, en substance, entièrement refou- lée dans les interstices de la couche de renforcement. Dans les cas où une telle couche de tissu existe, il est toutefois préférable de l'enlever de ma- nière que la prise s'effectue directement sur le m'étal.
Si le-tuyau comporte des couches élastiques interne et externe, deux ou un plus grand nombre de couches de renforcement, et une ou plusieurs couches élastiques intermédiaires, c'est de préférence la couche de renforce- ment extérieure qui est exposée et accrochée ou retenue entre le manchon et l'anneau, la ou les couches élastiques intermédiaires et la ou les couches de renforcement internes étant enlevées ou meulées pour exposer la.couche élas- tique interne destinée à former l'organe de scellements Alternativement, la couche de renforcement interne peut être exposée et accrochée ou retenue entre le manchon et l'anneau, la ou les couches de renforcement externes et les couches élastiques intermédiaires et extérieure étant enlevées.