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L'invention concerne un joint fileté du type à emboîtement cylindrique et à serrage à chaud. Le brevet belge n 542,989 du 22.11.55 donne la description d'un joint fileté du type à emboîtement et à serrage à chaud, caractérisé en ce qu'un au moins des filetages à l'état non chargé a une forme qui diffère de celle d'un filetage normal (étant entendu que les deux filetages ne diffèrent pas de la même manière), de sorte qu'une fois l'élément femplle serré autour de lt élément mâle, mais sans déforma- tion plastique, les flancs extérieurs du filetage de l'êtes ment mâle'-et les flancs intérieurs de l'élément femelle supportent une charge plus forte que les autres flancs.
Ce brevet ne concerne que les joints filetés coniques.
Or il a été découvert qu'on peut donner avan- tageusement une forme correspondante à un joint fileté cy- lindrique du type à serrage à chaud. Le joint fileté du type emboîtement cylindrique et à serrage à chaud de l'invention est donc caractérisé en ce qu'au moins un des filetages à l'état non chargé a une forme qui diffère de celle d'un filetage normal cylindrique (étant entendu que les deux filetages ne diffèrent pas de la même manière) de sorte'qu'une fois l'élément femelle serré à chaud autour de l'élément mâle, mais sans déformation plastique, les flancs extérieurs du filetage de l'élément mâle et les flancs intérieurs du filetage de l'élément femelle suppor- tent une charge plus forte que les autres flancs.
L'expression "flancs extérieurs (flancs inté- rieurs du filetage désigne les flancs qui s'éloignent (se rapprochent) du milieu du filetage et l'expression "filetage cylindrique" désigne un filetage dont le diamètre des flancs est sensiblement le même sur toute la longueur, à l'encontre d'un filetage conique. L'expression "filetaga
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cylindrique normal" désigne un filetage dont le pas et le diamètre des flancs sont les mêmes sur toute la lon- gueur et en outre un filetage dont le pas et la conicité sont les mêmes sur toute la longueur, mais dont la conici- té est -assez faible (par exemple inférieure à 1 ) pour que le filetage ne puisse pas être dit filetage conique. l'ex pression "filetage" ne désigne que la portion des filetage; qui sont en prise dans le joint.
Les flancs extérieurs du filetage de ltélément mâle et les flancs intérieurs de celui de l'élément femelle sont parfois désignés ci-après par "flancs chargés" et les autres flancs par "flancs non chargés".
Le joint de l'invention possède les mêmes pro- priétés avantageuses du joint fileté du type à serrage à chaud du brevet n 542.989 . c'est-à-dire que le nouveau joint est beaucoup plus résistant que les joints connus, ce qui peut s'expliquer par le fait qu'il ne se produit pas d'effet de coincement à la base des filets, que la charge'des flancs chargés est sensiblement la même en empê chant ainsi les' surcharges locales et que la portion file- tée de l'élément mâle subit un effort de compression.
Suivant l'invention les filetages des éléments mâle et femelle à l'état non chargé doivent comporter certaines différences; en ce qui concerne le résultat il est sans importance que ces différences soient obtenues en donnant au filetage de l'élément mâle, à celui.de l'élé- ment femelle ou aux deux des formes différentes de celles du filetage cylindrique normal. Mais au point de vue de la fabrication il convient de donner au filetage de l'élé- ment mâle ou de l'élément femelle la forme d'un filetage cylindrique normal.
La nature des écarts (à ltétat non chargé) est semblable à celle des écarts décrits dans le brevet 542,989
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29,10,56 et de la demande de brevet belge n 435. déposé le/' Le pas des éléments mâle et femelle à l'état non chargé et à froid peut donc être le même, tandis qu'il varie locale- ment au milieu du filetage des éléments mâle et/ou femelle et'la différence entre les diamètres des flancs des file- tages mâle et femelle est plus grande au milieu du fileta- ge qu'aux extrémités. De plus le pas des filetages des éléments mâle et femelle peut être constant, celui de l'élément mâle étant un peu plus grand que celui de l'élé- ment-femelle.
Dans ce cas la différence entre les diamè- tres des flancs des éléments mâle et femelle doit être plus petite au milieu des filetages qu'aux extrémités.
En outre il peut exister à l'état non chargé , et à froid entre les filetages des éléments mâle et femel- le une différence de pas qui diminue du milieu aux extré- mités des filetages, le pas du filetage de l'élément mâle étant plus grand au milieu que celui de l'élément femelle.
De préférence la variation de pas est continue et l'élé- ment femelle comporte un filetage cylindrique normal.
L'invention est décrite en détail ci-après avec le dessin schématique ci-joint à l'appui sur lequel : - la figure 1 est une coupe transversale d'un joint de deux éléments serrés à force l'un sur l'autre, - les figures 2, 3 et 4 représentent diverses variantes de filetages à emboîtement non chargés à froid et - la figure 5 est une coupe transversale d'un joint du type-à serrage à chaud et à épaulement.
La figure 1 représente une portion 1 comportant un élément mâle 2 sur lequel est serré à chaud une portion.
3 comportant un élément femelle 4; l'élément mâle 2 compo te un filetage 5 en prise avec un filetage 6 de l'élément femelle 4. L'axe longitudinal du joint est désigné par
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7. Les flancs extérieurs du filetage 5 sont en contact avec les flancs intérieurs du filcatage 6 et supportent une charge spécifique K. Une fente hélicoïdale subsiste entre les autres flancs. D'autres forces non indiquées outre les forces K peuvent s'exercer sur le joint, par exemple des forces extérieures et des forces provenant d'épaulements.
Les forces extérieures sont supposées données, tandis que les forces K et les forces éventuelles prove- nant des épaulements peuvent être choisies, en tenant comp te' des efforts acceptables. Le joint étant dans l'état représenté sur la figure 1 les composantes axiales des forces ont pour effet de raccourcir l'élément mâle 2 et d'allonger l'élément femelle 4 par rapport à l'état non chargé ; les extrémités de l'élément mâle se sont rappro- chées du milieu M et celles de l'élément femelle s'en sont éloignées. De plus les composantes radiales des forces intérieures provoquent aussi des déformations. Toutes ces déformations et déplacements relatifs peuvent être cal- culés et à cet effet les propriétés du matériau doivent être connues.
Les figures 2,3 et 4 représentent chacune en coupe une partie des filetages d'un élément mâle non char- gé et d'un élément femelle non chargé, froid. On suppose dans ce cas qu'en partant d'un joint du type à serrage à chaud, les composantes axiales s'exerçant sur "les éléments mâle et femelle ont été supprimées, en maintenant ainsi le milieu M en place, par conséquent les filetages des élé- ments mâle et femelle se recouvrent en partie sur les figu- res 2, 3 et 4 Le recouvrement axial des flancs chargés est indiqué sur les figures par a1 a2 a3 a4 a5 et a6 ce recouvrement est sensiblement égal au total des mouve- ments de déplacement relatifs à calculer des flancs charges
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des filetages des éléments mâle et femelle par rapport au milieu M. Il dépend aussi des composantes radiales des fortes intérieures.
. Les figures 2,3 et 4 représentent un élément femelle 4 comportant un filetage cylindrique normal 6; les, lignes 8 et 9 qui en coupe passent par le sommet et la ba se des filets respectivement sont des lignes droites parai lèles à l'axe 7 De plus les recouvrements suivant l'axe a1 a2 a3 a4 a5 et a6 sont les mêmes sur ces figures (en admettant évidemment que la charge est la même dans tous les cas) de sorte que la position des flancs exté- rieurs du filetage 5 de l'élément mâle est aussi la même sur toutes ces figures.
La position relative des flancs intérieurs du filetage 6 et des flancs extérieurs du file- tage 5 à l'état non chargé est de première importance,mais la position des flancs extérieurs du filetage 6 et des flancs intérieurs du filetage 5 peut être choisie à peu près à,volonté,
La position des flancs intérieurs du filetage de la forme de réalisation de la figure 2 est choisie de façon que le pas du filetage 5 soit plus grand que celui du filetage 6 et la ligne 10 qui en coupe passe par la base des filets 5 est une ligne droite, parallèle à l'axe 7. Il en résulte que la ligne 11 qui passe par le sommet des filets 5 en coupe, est convexe vers la droite, c'est- à-dire que le pas du filetage 5 varie progressivement et que la variation de la différence de pas entre les fileta- ges 5 et 6 est plus grande au milieu M.
Il est évident que la ligne 11 peut aussi être une ligne droite et la li- gne 10 convexe vers la gauche, la ligne 8 convexe vers la droite ou la ligne 9 convexe vers la gauche. Deux ou plu sieurs de ces lignes peuvent aussi être courbes, mais les formes de la figure 2 sont relativement faciles à fabri-
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quer. Une autre solution possible serait de supposer que les fentes de la figure 1 entre les flancs non char- gés sont fermées et dans ce cas ces flancs n'exercent au- cune force l'un sur l'autre sinon une force faible par rap- port aux forces K. On peut calculer ensuite la largeur prise par les fentes entre les flancs non chargés de la figure 2.
La position des flancs intérieurs du filetage 5 est ainsi également déterminée ; les écarts du filetage deviennent ainsi plus compliqués, mais on peut former un joint étanche de cette manière.
La figure 3 représente une forme de réalisa- tion dans laquelle les flancs intérieurs du filetage 5 oc- cupent ,une position dans laquelle le pas P2 constant de ce filetage est plus grand que le pas p1 du filetage 6.
La différence entre les diamètres des'flancs des filetages 5 et 6 est maximum dans cette forme de construction aux extrémités des filetages, le diamètre du filetage étant considéré comme étant le double de la distance entre l'axe 7 et le milieu du flanc. Les lignes 10 et 11 de la figure 3 sont convexes vers la droite, les lignes 8 et 9 peuvent aussi être convexes vers la gauche, ou les lignes 8 et 9, ainsi que 10 et 11, peuvent être courbes.
La figure 4 représente une forme de réalisa- tion dans laquelle les flancs intérieurs du filetage 5 oc- cupent une position dans laquelle le pas du filetage 5 est constant et,égal au pas du filetage 6, mais ce-pas varie localement au milieu M figure 4, en formant une rainure à pas plus grand; il peut aussi consister en une interrup- tion du filetage; le filetage 6 ou les filetages 5 et 6 peuvent aussi comporter une variation de pas locale. La différence entre les diamètres des flancs des filetages 5 et 6 est maximum au milieu M.
Il est évident que les filets peuvent aussi
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comporter dtautres écarts pourvu que les positions relati- ves des flancs chargés restent les mêmes. (Lorsqu'au moint la charge quton désire et les propriétés de la'matière restent aussi les mêmes).
Il a été question dans ce qui précède du mi- lieu M; ce milieu doit être considéré comme le point où les flancs intérieurs et extérieurs viennent se confondre (ce qui résulte de la définition des flancs intérieurs et extérieurs), c'est-à-dire le point où les efforts de com- pression ou de tension sont maximum. Le milieu M d'un joint ne comportant pas d'épaulement coincide avec le vé- ritable milieu du filetage, au moins lorsque les efforts de traction et de compression maximum que le joint doit être susceptible de transmettre sont égaux. Mais il résul- te de l'équilibre des composantes axiales des diverses for ces que dans le cas d'efforts d'épaulements et/ou de forces extérieures, le milieu M ne doit pas coïncider en général avec le véritable milieu m des filetages, ainsi que l'in- dique la figure 5.
Sur cette figure l'élément mâle 15 com- porte un épaulement 16 et l'élément femelle 17 un épaule- ment 18. L'effort dans les épaulements est désigné par L.
Le milieu M est plus près de l'extrémité de l'élément mâle et plus:loin de' celle de l'élément femelle 17 que le véri- table milieu m.
Il convient, pour obtenir une étanchéité satis, faisante entre les épaulements 16 et 18 en refroidissant le joint que les droites 19 et 20 qui en coupe sont dans le prolongement des épaulements 16 et 18 et du flanc 21 respectivement, où au moment où on effectue le joint, le premier contact s'établit entre les filets des éléments mâle 15 et femelle 17, coupent au-dessus de l'axe 22 du joint.
Les écarts sont exagérés sur les figures, en
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réalité ils sont très faibles et par suite les forces Qui sont nécessaires pour provoquer une déformation n'imposeur pas une charge prohibitive aux éléments mâle et femelle.
La fabrication du filetage de l'élément mêle et/ou de l'élément femelle d'un joint suivant l'invention donne lieu à des,difficultés plus grandes qu'un filetage normal. Mais on y remédie au moyen d'accessoires spéciaux du tour à fileter servant cailler les filetages. Par exemple on peut obtenir les écarts voulus de la conicité au moyen d'un outil de tournage conique comportant les écarts qu'on désire. On peut obtenir une faible différen- ce constante entre les pas des deux filetages au moyen de roues de changement de vitesse appropriées (par exemple en choisissant pour un des filetages une roue à 400 dents et pour l'autre une roue à 401 dents).
Pour obtenir les variations de pas qu'on désire dans un filetage à tailler, on peut imprimer à l'écrou de la vis-mère accouplé au por- te-outil et dont le mouvement est provoqué par la vis-mère, au lieu d'un simple mouvement de translation, un mouvement de rotation (en supplément) par rapport à l'axe de la vis- mère, au moyen d'un gabarit qui guide ce mouvement de ro- tation, puisqu'en faisant tourner l'écrou de la vis-mère dans le même sens que cette vis on fait diminuer le pas et en le faisant tourner dans l'autre sens, on fait augmenter le pas.
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