Dispositif de raccordement de deux tronçons de conduite cylindriques de diamètres différents. L'invention a pour objet un dispositif de raccordement de d'eux tronçons de conduite cylindriques (de idiamètres différents,
compor- tant un élément de raccordement dans lequel la section transversale d'écoulement diminue d'une extrémité à S'outre.
Lorsque, dans unie conduite, il faut passer d'un .diamètre à un autre, il est en effet utile d'éviter un :changement brusque dans la sec tion de passage du courant transporté par cette, condvite;
à cette fin, on utilise habi- tuellement un raccord conique -de pente et d'épaisseur uniformes,
assemblé par ses extrémités opposés aux deux tronçons de con- duite cylindriques de diamètres différents à raccorder. Ce mode de construction, tel qu'il est connu jusqu'à ce jour, pleut convenir dans certaines conditions,
lorsque les, éléments de la conduite ne sont sujets qu'à de très faibles efforts, par suite de leurs dimensions, lde leur poids, des organes qui les :
supportent et du fluide transporté. Mais dans d'autres circonstances, 1e pro- blème peut être tout différent,
les divers -élé ments de conduites étant soumis à des efforts statiques ou autres considérables et c'est à ce genre de conduites que l'objet de l'invention est notamment destiné à être appliqué. Un exemple caractéristique est celui de l'instal lation bien connue :
du barrage de Boulder où les éléments extrêmes des conduites forcées et les autres éléments de la, conduite ont .des dimensions qui varient -d'un diamètre inté- rieur d'environ 2,
50 m à un diamètre inté rieur de 9 m. Les éléments de raccordement de deux éléments cylindriques qui ne sont pas de même -diamètre sont dans une telle con duite soumis à des efforts particulièrement importants. Il ,
est donc utile de tenir compte non seulement de la résistance à l'écoulement, mais :de ces fatigues -dans .la construction d'un tel élément :de raccordement.
Dans ce but, l'élément lde raccordement du dispositif selon l'invention comporte une par- tic principale se continuant à l'une au moins de ses extrémités par un anneau dans lequel la section transversale d'écoulement varie moins rapidement que dans la partie prinei- pale et dont .la paroi est plus épaisse que celle, de cette partie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispo sitif de raccordement selon l'invention.
La fig. 1 est une vue latérale d'une por tion de conduite comportant la première forme d'exécution; la fig. 2 est une section de la conduite suivant la ligne 2-2 de la fig. 1; la fig. 3 est une vue partielle en section longitudinale suivant la ligne 3-3 de la fig. 2, -d'un détail de la construction;
1a fig. 4 est une vue partielle en section longitudinale correspondant à la fig. 3, mais se rapportant à la, seconde forme d'exécution.
La fig. 1 montre une portion de conduite comportant un tronçon de conduite cylindri que 1, et un tronçon .de conduite cylindrique \_? de plus petit diamètre que le premier, rac cordés selon la première forme d'exécution du dispositif. L'élément de raccordement 3 du dispositif est relié par ses extrémités en 4 et en 5 respectivement, aux tronçons cylindri ques 1 et 2.
L'élément 3 comprend, comme représenté, une partie principale conique 6 de pente et d'épaisseur régulières sur toute sa longueur, reliée par son extrémité :
de plus petit diamètre à un anneau cylindrique 7, et à son extrémité de plus grand diamètre à. un anneau 8. L'assemblage de la partie 6 avec les anneaux 7 et 8 est obtenu par soudure en 9 et en 10, de façon à former un élément de raccordement d'un seul bloc entre les tronçons cylindriques 1 et 2.
L'misemhlage de l'élément 3 avec le tron çon de la conduite de plus. grand. diamètre est effectué comme le montre en détail la fig. 3. Cet assemblage corresp,on,d à celui qui fait l'objet du brevet suisse no 185490.
Cet assem blage est réalisé au moyen d'une frette exté- m@eure 11, soudée au tronçon de conduite cylindrique de plus grand diamètre 1. en 12 et 13, ceinturant l'extrémité de ce tronçon et à l'intérieur (le laquelle s'engage l'extrémité libre de l'anneau 8, le bord chanfreiné 14 de cet anneau 8 formant un vide pour le cordon de soudure 13.
Les chevilles 15 sont disposées en zigzag sur la. circonférence de la, frette et passent dans des trous en regard pratiqués dans cette frette et dans l'anneau, ces che villes étant entaillées en 16, à leur extrémité extérieure, ide façon à former une gorge dans laquelle est refoulé le métal de la frette. A leur extrémité intérieure,
les chevilles présen tent une tête conique noyée dans une fraisure die la paroi de l'anneau 8.
Unie autre forme d'exécution plus simple du dispositif est représentée à lia, fig. 4, où l'élément de raccordement 3 est soudé à l'un des tronçons .de conduite cylindriques, la liai son par soudure 18 étant faite entre les. bords adjacents de l'anneau 8 et du tronçon cylin drique 1. L'anneau 8 est soudé à la partie principale conique de l'élément 3 comme dans la première forme d'exécution.
La liaison entres l'élément de raccordement 3 et le tronçon de plus petit diamètre 2 de la conduite peut être faite suivant l'un des modes qui viennent d'être décrits pour l'ex f rémité de plus grand diamètre, l'anneau cylindrique 7 de l'élément de raccordement 3 étant soudé à l'élément cylindrique 2 ou étant relié avec lui par l'assemblage à frette précé demment décrit.
Dans chacune des formes d'exécution dé- crites, l'anneau 8 qui forme l'extrémité de plus grand diamètre de l'élément de raccor dement 3 présente une surface intérieure coni que dont l'angle au sommet est plus petit que celui de la surface intérieure conique de la partie 6.
L'épaisseur de cet anneau est supé- riîeure à celles du tronçon 1 et de la pièce 6 et eist uniforme dans s 'a. partie moyenne 19, mais, aux extrémités, des chanfreins 20 et 21 lia. ramènent, d'une part, à celle du tronçon 1 et, d'autre part. à celle de la partie pirinei- pale 6 de l'élément 3.
La. su face du chanfrein 20 eist cylindrique et se trouve dans le pro longement de la surface extérieure du tronçon 1 et la, surface du chanfrein 21 est conique et se trouve dans le prolongement de la sur- face extérieure de la partie principale co nique 6.
L'anneau 8 est obtenu de préférence à partir d'un anneau ayant une épaisseiur uni forme, les parties 22 et 23, comme représenté par des pointillés,, étant enlevées par usinage.
A la fig. 4, les lignes. en traits mixtes 24 et 25 représentent le profil interne exact de la, conduite, si l'on supprimait l'anneau 8 et si l'on prolongeait @le tronçon 1 et la partie 6 jusqu'à leur jonction sur la ligne 26.
Le pas sage du grand diamètre au plus petit @dia- mètre dans lia région du joint serait .alors plus brusque. A la même figure, l'angle a indique l'angle !de ehangemsent -de conicité à partir du tronçon cylindrique 1,
et l'angle b le changement de -conicité lorsque l'on -passe de l'anneau 8 à la surface interne conique de la partie 6, @et .l'angle c l'angle de changement de pente,
si. Fon supprimait l'anneau 8 et si l'on réalisait une jonction directe du tronçon cylindrique 1 avec la partie comique 6; les angles a et b sont tous deux inférieurs à l'an gle c.
Les lignes @en traits mixtes et les indi- cations des angles<I>a, b</I> et c pourraient être reportées .sur lia fig. 3, mais on ne l'a pas fait pour éviter une complication inutile.
Les constructions qui viennent d'être dé crites assurent ainsi une réduction progressive du diamètre ,de la conduite par une succession de .stades à partir d'un diamètre relativement grand, chaque stade correspondant à une .ré- duction régulière du diamètre interne de la conduite,
et entraînant un changement moins rapide @de la conicité à partir de celle qui la précède que si cette réduction se faisait en un seul stade sur la même longueur.
Le résultat en est une vaaiation plus gmaduelle de la sec- tion. d'écoulement que lorsqu'il n'y a qu'un ohangement de peinte, et il en résulte nue di minution .des efforts dans. <B>la</B> matière .au joint,
par rapport à #ux qui résulteraient d'une jonction directe entre le tronçon -de conduite pylindrïque <B>let</B> un raccord conique,de pente et d'épaisseur uniformes sur toute sa lon gueur.
Un autre avantage réside dans la plus grande épaisseur @de lia partie moyenne de l'anneau, ce qui réduit la fatigue et dans la présence des chanfreins d'extrémité qui don- nent aux lignes, de force ,
un trajet plus régu lier d'une pièce à l'autre et évitent le rappro chement de ces, -lignes de force dans une ré gion. Les axes des tronçons de conduite dont on effectule la jonction pourraient ne pas être en prolongement.
Ils pourraient être excentrés l'un par rapport à l'autre ,ou former un angle entre eux et nécessiter éventuellement l'em ploi d'un élément de raccomdement courbe.
Device for connecting two sections of cylindrical pipe of different diameters. The object of the invention is a device for connecting their cylindrical pipe sections (of different diameters,
having a connecting element in which the flow cross section decreases from one end to the other.
When, in a pipe, it is necessary to pass from one diameter to another, it is in fact useful to avoid a: sudden change in the section of passage of the current transported by this condvite;
a conical fitting of uniform slope and thickness is usually used for this purpose,
assembled by its opposite ends to the two cylindrical pipe sections of different diameters to be connected. This method of construction, as it is known to date, may be suitable under certain conditions,
when the elements of the pipe are subject only to very slight forces, owing to their dimensions, their weight, of the organs which:
support and transported fluid. But in other circumstances the problem may be quite different,
the various pipe elements being subjected to considerable static or other forces and it is to this type of pipe that the object of the invention is particularly intended to be applied. A typical example is that of the well-known installation:
of the Boulder Dam where the end elements of the penstocks and the other elements of the pipe have dimensions which vary - with an inside diameter of about 2,
50 m with an internal diameter of 9 m. The connecting elements of two cylindrical elements which are not of the same diameter are in such a duct subjected to particularly large forces. He ,
It is therefore useful to take into account not only the resistance to flow, but: these fatigue - in the construction of such an element: connection.
For this purpose, the connecting element of the device according to the invention comprises a main part continuing at one at least of its ends by a ring in which the flow cross section varies less rapidly than in the part. main and whose wall is thicker than that of this part.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the connection device according to the invention.
Fig. 1 is a side view of a portion of pipe comprising the first embodiment; fig. 2 is a section of the pipe taken along line 2-2 of FIG. 1; fig. 3 is a partial view in longitudinal section taken on line 3-3 of FIG. 2, -a detail of the construction;
1a fig. 4 is a partial view in longitudinal section corresponding to FIG. 3, but relating to the second embodiment.
Fig. 1 shows a pipe portion comprising a cylindrical pipe section 1, and a cylindrical pipe section \ _? of smaller diameter than the first, connected according to the first embodiment of the device. The connecting element 3 of the device is connected by its ends at 4 and 5 respectively, to the cylindrical sections 1 and 2.
The element 3 comprises, as shown, a conical main part 6 of regular slope and thickness over its entire length, connected by its end:
of smaller diameter to a cylindrical ring 7, and at its end of larger diameter to. a ring 8. The assembly of part 6 with the rings 7 and 8 is obtained by welding at 9 and 10, so as to form a single-piece connecting element between the cylindrical sections 1 and 2.
The interlocking of element 3 with the longer section of the pipe. tall. diameter is made as shown in detail in fig. 3. This assembly corresponds to that which is the subject of Swiss patent No. 185490.
This assembly is carried out by means of an external hoop 11, welded to the section of cylindrical pipe of larger diameter 1. in 12 and 13, encircling the end of this section and inside (which engages the free end of the ring 8, the chamfered edge 14 of this ring 8 forming a void for the weld bead 13.
The pegs 15 are arranged in a zigzag way on the. circumference of the hoop and pass through facing holes made in this hoop and in the ring, these che towns being notched at 16, at their outer end, ide so as to form a groove in which the metal of the hoop is forced . At their inner end,
the dowels have a conical head embedded in a countersink in the wall of the ring 8.
A further simpler embodiment of the device is shown at 11a, fig. 4, where the connection element 3 is welded to one of the cylindrical sections .de pipe, the connection by welding 18 being made between them. adjacent edges of the ring 8 and of the cylindrical section 1. The ring 8 is welded to the main conical part of the element 3 as in the first embodiment.
The connection between the connecting element 3 and the section of smaller diameter 2 of the pipe can be made according to one of the methods which have just been described for the end of the larger diameter, the cylindrical ring 7 of the connecting element 3 being welded to the cylindrical element 2 or being connected with it by the hoop assembly previously described.
In each of the embodiments described, the ring 8 which forms the end of larger diameter of the connection element 3 has a conical inner surface of which the angle at the apex is smaller than that of the conical inner surface of part 6.
The thickness of this ring is greater than that of section 1 and part 6 and is uniform in s' a. middle part 19, but, at the ends, chamfers 20 and 21 11a. relate, on the one hand, to that of section 1 and, on the other hand. to that of the pirineipal part 6 of element 3.
The face of the chamfer 20 is cylindrical and lies in the extension of the outer surface of the section 1 and the surface of the chamfer 21 is tapered and lies in the extension of the outer surface of the main conical part. 6.
The ring 8 is preferably obtained from a ring having a uniform thickness, the parts 22 and 23, as shown by dotted lines, being removed by machining.
In fig. 4, the lines. in phantom lines 24 and 25 represent the exact internal profile of the pipe, if we remove the ring 8 and if we extend @le section 1 and part 6 to their junction on line 26.
The step from the large diameter to the smallest diameter in the region of the seal would then be sharper. In the same figure, the angle a indicates the angle! Of the change of taper from the cylindrical section 1,
and the angle b the change of -conicity when one -passes the ring 8 to the conical internal surface of the part 6, @and. the angle c the angle of change of slope,
if. Fon removed the ring 8 and if we made a direct junction of the cylindrical section 1 with the comic part 6; angles a and b are both less than angle c.
The lines @in dashed lines and the indications of the angles <I> a, b </I> and c could be transferred to fig. 3, but it was not done to avoid an unnecessary complication.
The constructions which have just been described thus ensure a progressive reduction in the diameter of the pipe by a succession of stages starting from a relatively large diameter, each stage corresponding to a regular reduction of the internal diameter of the pipe. conduct,
and resulting in a less rapid change in the taper from that which precedes it than if this reduction were made in a single stage over the same length.
The result is a more general variation of the section. flow only when there is only one change in paint, and this results in a reduction in the forces. <B> the </B> material. At the joint,
compared to #ux which would result from a direct junction between the section of pylindric pipe <B> let </B> a conical connection, of uniform slope and thickness over its entire length.
Another advantage is the greater thickness of the middle part of the ring, which reduces fatigue and the presence of end chamfers which give the lines,
a more regular path from one room to another and avoid the approximation of these lines of force in a region. The axes of the pipe sections which are being joined may not be in extension.
They could be eccentric with respect to one another, or form an angle between them and possibly require the use of a curved connection element.