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JOINT ETANCHE POUR RACCORDS DE TUYAUX.
On connaît, pour des raccords de tuyaux, des joints étanches dans lesquels une bague de garniture est engagée par dessus l'extrémité du tuyau à raccorder, entre une pièce de raccord à cone intérieur et une pièce de serrage coopérant avec elle, par exemple-un écrou à chapeau, une bride ou une pièce analogue. Au moment de l'établissement du raccord, on peut fai- re glisser cette bague de garniture dans le sens de l'axe du tuyau en serrant la pièce de serrage sur la pièce de raccord.
L'arête intérieure de la bague de garniture, arête qui est tournée vers le cône intérieur de la pièce de rac- cord, est faite en forme d'arête tranchante plus dure que la matière du tuyau et pendant le serrage de la bague de garniture elle est déviée vers le tuyau, sur le cône intérieur de la pièce de raccord, de telle manière qu'elle s'en- fonce dans le tuyau en soulevant la matière de celui-ci.
Celle des extrémités de la bague de garniture qui est opposée à la pièce de raccord est renforcée en forme de collet et rétrécie coniquement, et l'arête de pression de la piè- ce de serrage qui coopère avec elle est arrondie, ou bien la surface de pression est faite elle-même, de façon connue, sous forme de surface d'applica- tion dont l'angle est plus prononcé que celui de la surface d'extrémité, ré- trécie coniquement, de la bague de garniture.
Pour dévier l'arête tranchante de la bague de garniture et pour l'enfoncer dans la surface extérieure du tuyau,il faut dépenser une force déterminée, qui augmente avec le diamètre extérieur du tuyau.
Pour réduire cette dépense de force, on a proposé des profils particuliers pour l'arête tranchante de la bague de garniture, de'telle ma- nière que l'on obtienne des arêtes tranchantes en forme de couteaux annu- laires faisant un angle aigu avec l'alésage de l'anneau. Cet angle de coupe favorable exige, pour le serrage de l'anneau, l'application d'efforts rela- tivement minimes et produit un enfoncement facile, sûr et suffisamment pro- fond dans la surface extérieure du tuyau. Un inconvénient est dû au peu de
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stabilité et de résistance de la tranche et au risque de détérioration, nul- sant au fonctionnement, de la paroi du cône intérieur de la pièce de raccord par l'arête d'application sous la pression de la bague de garniture, arête qui glisse sur la paroi du cône pendant la déviation.
Lorsque la bague de garniture s'enfonce en coupant dans la sur- face extérieure du tuyau, une pression axiale ainsi qu'une pression radiale sont exercées sur l'extrémité du tuyau. Il peut alors arriver que des tuyaux tendres à parois peu épaisses ne puissent pas opposer une résistance suffi- sante à la pression radiale qui est indispensable pour assurer le fonctionne- ment de l'arête tranchante agissant à la manière d'un outil. Il se produit un rétrécissement indésirable et nuisible de l'extrémité du tuyau, et l'arê- te tranchante de la bague de garniture ne peut s'enfoncer que peu profondé- ment dans la surface extérieure du tuyau. Ceci nuit à la solidité et à l'é- tanchéité du joint.
Pour augmenter la résistance que les tuyaux à parois minces op- posent à cette pression radiale, on a également proposé de disposer les unes derrière les autres, sur la surface intérieure de la bague de garniture, plu- sieurs arêtes tranchantes plus dures que la matière du tuyau, qui s'enfon- cent dans le tuyau lorsque l'on serre la bague de garniture au moyen de la pièce de serrage.
Les découpages annulaires successifs pratiqués dans la matière du tuyau par les arêtes tranchantes de la bague de garniture s'étendent sur une assez grande longueur de tuyau, qui est ainsi couverte par cette bague, ce qui augmente la résistance que l'extrémité du tuyau oppose au rétrécisse- ment. Ceci assure,pour les tuyaux tendres à parois minces un raccord étanche aux gaz ou liquides usuels.
On a constaté toutefois que les gaz très volatils peuvent s'é- chapper, non pas, il est vrai, par les entailles faites dans le tuyau par la bague de garniture, mais entre le cône intérieur de la pièce de raccord et la surface extérieure de la bague de garniture. La cause en est que, dans les conditions décrites, la bague de garniture ne s'applique plus de façon étanche par une ligne circulaire sur. la paroi du cône intérieur,mais qu'el- le est pressée sur cette paroi intérieure de la pièce de raccord par une plus grande surface d'application, cette action étant favorisée par la pré- sence de plusieurs arêtes tranchantes, la pression exercée n'étant pas suf- fisante,par suite de l'augmentation de la surface d'étanchéité, pour assu- rer une bonne étanchéité dans tous les cas.
Pour obtenir un raccord présentant le maximum d'étanchéité dé- siré, on a proposé de munir la bague de garniture, sur sa surface extérieure, d'un collet qui, lorsque l'on serre la pièce de serrage, s'applique fortement sur l'arête de sortie du cône intérieur de la pièce de raccord ou sur sa tranche, en assurant l'étanchéité et en limitant en même temps l'avancement de la bague de garniture.
On peut bien obtenir, de cette manière, des raccords de tuyaux d'une étanchéité impeccable, mais on a constaté cependant que lorsqu'il s'a- git de tuyaux exposés à des trépidations constantes, comme c'est le cas par exemple pour les conduites de combustible, d'huile ou d'air, des ruptures sont produites, après un service de longue durée, par des phénomènes dus à une fatigue de la matière. La rupture se produit alors toujours au point de serrage postérieur de la bague de garniture sur le tuyau.
Pour éviter ces ruptures, on a proposé de munir la bague de garniture d'un prolongement cy- lindrique postérieur, connu en soi, dépassant un peu la pièce de serrage lorsque le raccord est serré, commençant au point postérieur d'application sous pression de la bague de garniture sur le corps du tuyau, ce prolonge- ment participant à la déformation postérieure de la bague de garniture et se terminant par une partie arrondie qui amortit les vibrations et dans la- quelle toute arête vive sujette à cassure estévitée.
Les modifications indiquées, apportées à la bague de garniture, exigent des dépenses de fabrication supplémentaires qui augmentent le prix de revient.
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Suivant la présente invention, par contre, on propose d'utili- ser pour des raccords de tuyaux, tout en conservant la pénétration, par dé- coupage, de l'arête tranchante de la bague de garniture dans la surface exté- rieure du tuyau, un joint étanche assurant, par sa forme particulièrement sim- ple à obtenir au cours de la fabrication et adaptée au point de raccordement, un raccord d'une étanchéité impeccable pour toutes les applications qui se présentent et pour le raccordement de toutes sortes de tuyaux, y compris les tuyaux à parois minces, opposant le maximum de solidité à tous les efforts.
Suivant l'invention on obtient ce résultat en utilisant une ba- gue de garniture en trois parties se réunissant entre elles par différents angles d'inclinaison de leurs surfaces enveloppantes extérieures et inté- rieures, de telle manière que l'on obtienne une partie antérieure agissant à la manière d'un outil tranchant et assurant l'étanchéité, une partie cen- trale remplissant la cavité du cône intérieur de la pièce de raccord et as- surant en même temps le serrage, et une partie postérieure provoquant la transmission de l'effort de poussée exercé par la pièce d'application sous pression.
Les différentes parties de la bague de garniture qui fait l'objet de l'invention ont donc à jouer, pendant l'établissement du raccord, des rôles déterminés indépendants les uns des autres, et elles agissent par con- séquent individuellement les unes à côté des autres, tandis que l'on obtient, par le déplacement axial de la bague de joint le long de la surface extérieu- re du tuyau et le long du cône intérieur de la pièce de raccord, un dévelop- pement de force tellement favorable qu'il ne faut qu'une dépense de forcé relativement faible pour établir le raccord, et que l'on obtient un raccord de tuyaux assurant une étanchéité impeccable et satisfaisant -aux conditions les plus rigoureuses.
Il convient que la partie antérieure de la bague de garniture, partie qui agit à la manière d'un outil tranchant et qui assure l'étanchéi- té, ait des surfaces enveloppantes intérieures et extérieures parallèles en- tre elles et rétrécies suivant le cône intérieur de la pièce de raccord, cône qui sert de surface d'application. La partie centrale de la bague de garni- ture, partie qui remplit la cavité du cône intérieur et qui assure en même temps le serrage, se raccorde par sa surface enveloppante extérieure et sa surface enveloppante intérieure de telle manière qu'elle fasse un angle cor- respondant à l'angle existant entre l'enveloppe du tuyau et l'inclinaison du cône dans la pièce de raccord.
La pièce postérieure, qui fait suite, de la bague de garniture, partie qui provoque la transmission de l'effort de poussée de la presser d'application sous pression est parallèle à l'envelop- pe du tuyau par sa surface enveloppante intérieure et de préférence par sa surface enveloppante extérieure.
On prend la bague de garniture ainsi construite, on l'engage sur l'extrémité du tuyau à raccorder, on l'introduit avec celle-ci entre la pièce de raccord et la pièce de serrage, puis on établit le raccord en rap- prochant cette dernière pièce de la pièce de raccord. Pendant ce mouvement, la partie antérieure de la bague de garniture, partie qui est rétrécie, qui agit comme un outil tranchant et qui assure l'étanchéité, vient s'appliquer sur la paroi conique de la pièce de raccord, paroi qui présente le même ré- trécissement.
La surface enveloppante extérieure glisse le long de la paroi du cône intérieur, tandis que l'arête intérieure de la tranche, arête qui est faite en forme d'arête tranchante, s'enfonce par découpage dans la sur- face extérieure du tuyau sous l'action de l'effort de poussée exercé' ra- dialement et axialement par la pièce de serrage. La profondeur de pénétra- tion dans la matière du tuyau dépend, d'une part, de l'épaisseur de la par- tie annulaire antérieure agissant comme un outil tranchant et, d'autre part, de la longueur de la surface enveloppante de cette partie.
La profondeur de pénétration désirée peut donc être déterminée d'avance et elle peut être a- daptée à l'épaisseur du tuyau qu'il s'agit de raccorder, de sorte que même des tuyaux à parois minces peuvent être raccordés solidement et de façon étanche sans risque de rétrécissement.
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L'effort de poussée exercé sur la bague provoque en outre un déplacement de la partie centrale de la bague. Cette partie fait entre la surface enveloppante intérieure et la surface enveloppante extérieure le mê- me angle que l'angle existant entre la surface extérieure du tuyau et la paroi conique de la pièce de raccord. En conséquence, lorsque l'opération de découpage est terminée, l'enveloppe extérieure de la partie centrale de la bague est immobilisée sur la paroi conique de la pièce de raccord, d'une part, et l'enveloppe intérieure de la pièce centrale de la bague est immobi- lisée sur la surface extérieure du tuyau, d'autre part. Cette partie de la bague est ainsi coincée sur toute sa longueur vis-à-vis de la paroi conique et de la surface extérieure du tuyau.
Il est impossible que des cavités se forment entre le tuyau et la bague de garniture, d'une part, et entre cette bague et la paroi conique, d'autre part. Alors que l'étanchéité et la fixa- tion destinée à empêcher l'écartement sont obtenues sur la partie antérieu- re de la bague de garniture, partie qui agit comme un outil tranchant, dans la partie centrale de cette bague le tuyau est retenu et fortement coincé vis-à-vis de la pièce de raccord sur une longueur correspondante. Un dépla- cement latéral du tuyau à l'intérieur du joint est impossible, ce qui fait que la rigidité transversale du tuyau est considérablement augmentée.
La partie postérieure de la bague de garniture est destinée essentiellement à transmettre les efforts de poussée à la partie antérieure et à la partie centrale de cette bague. Cet effort de poussée est exercé par la pièce de serrage. Pour sa transmission à la partie postérieure de la bague de garniture, la pièce de serrage présente une surface de pression rétrécie, qu'il convient de faire en forme de cône ayant un angle au sommet de plus de 90 . La surface d'extrémité de la partie postérieure de la bague d'étanchéité, surface qui coopère avec cette surface de pression, est éga- lement rétrécie et conique, avec la même inclinaison que la pièce de serra- ge, ou bombée.
Cette forme a pour résultat que la partie postérieure de la ba- gue de garniture embrasse la surface extérieure du tuyau sans serrage et sans action de freinage. Vers la fin de l'opération de découpage l'augmentation de la résistance opposée au serrage a pour effet que cette partie postérieu- re de la bague de garniture presse également fortement sur la surface exté- rieure du tuyau.
En outre, grâce à cette forme, lorsque la pièce de serrage uti- lisée est un écrou à chapeau, le frottement entre la bague de garniture fi- xée au tuyau et l'écrou à chapeau qui tourne est réduit au minimum et la ba- gue de garniture est empêchée de participer au mouvement de rotation.
La forme bombée donnée à la tranche de la partie postérieure de la bague de garniture, tranche qui regarde la pièce de serrage, a encore cet avantage, lorsqu'on utilise une bride pour servir de pièce de serrage, que l'effort de serrage inégal inévitable lors de l'établissement du joint à bri- des ne peut pas avoir d'effet nuisible sur l'avancement de la bague de garni- ture.
La construction de la bague de garniture qui fait l'objet de l'invention et la coopération de ses différentes parties pour l'établisse- ment du joint ont encore plusieurs autres avantages, en plus de ceux qui ont déjà été mentionnés et qui sont la production d'un effet d'étanchéité extrêmement bon -ainsi qu'un coinçage et une immobilisation solides et surs des extrémités de tuyaux à raccorder à 1?intérieur du joint de tuyaux.
Le rétrécissement, adapté au cône intérieur de la pièce de raccord, de la par- tie antérieure de la bague de garniture, partie qui agit comme un outil tranchant, provoque un déplacement forcé en avant de la bague de garniture sous l'effort de poussée de la pièce de serrage, en évitant une consomma- tion de force inutile, ce qui permet aux arêtes tranchantes plus dures que la matière du tuyau de pénétrer plus facilement dans celle-ci en l'entail- lant. La stabilité de l'arête tranchante elle-même est assurée, car la par- tie antérieure de la bague de garniture a partout la même épaisseur, et cette épaisseur peut être choisie assez grande pour qu'il n'y ait pas lieu
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de redouter des détériorations de la tranche.
Il convient que la tranche antérieure de la bague de garniture, tranche qui porte l'arête tranchante sur sa face intérieure, soit en forme d'arc, de manière à former une tranche creuse. Ceci assure, en plus d'une bonne stabilité de la tranche, l'effet de coupe favorable connu dans la dé- formation avec enlèvement de copeaux et, par conséquent, une entaillé avec relèvement facile de la gorge d'étanchéité dans la surface extérieure du tuyau. Une tranche antérieure plane, perpendiculaire à la surface extérieu- re du tuyau, pour la partie antérieure de la bague de garniture, partie qui agit comme un outil tranchant, assure également une entaille et une péné- tration impeccables de cette partie de la bague dans la matière du tuyau avec la meilleure stabilité de l'arête tranchante.
Le serrage solide de l'extrémité de tuyau à raccorder le long de toute la surface intérieure de la bague, ainsi que l'application, sans formation de cavités, et le coincement sur les parois du cône intérieur de la pièce de raccord assurent le maximum de rigidité transversale et de résis- tance du joint aux vibrations. Les chocs, trépidations, efforts de flexion ou autres actions venant de l'extérieur ne peuvent pas pénétrer jusqu'au point où l'étanchéité est assurée. De plus, les dispositifs limitant l'avan-- cement de la bague de garniture sont inutiles, parce que, lorsque l'opéra- tion de découpage est terminée, la bague de garniture est fortement coincée sur la surface extérieure du tuyau et sur la paroi conique de la pièce de raccord, ce qui l'empêche d'avancer plus loin.
Tout défaut de montage dû à ce que la bague de garniture est mise en place en sens inverse est pratiquement impossible. Les pièces re- liées entre elles sont adaptées les unes aux autres quant à leur forme. La partie postérieure plus épaisse de la bague de garniture ne peut absolument pas être engagée dans le cône intérieur de la pièce de raccord et elle s'ap- plique au contraire extérieurement. Si la bague de garniture n'est pas assez longue non plus pour empêcher un vissage dans cet état, dans cès conditions l'arête tranchante ne peut pas entailler la surface du tuyau. Au contraire, la tranche de la partie antérieure de la bague de garniture, partie qui agit comme un outil tranchant, ou son arête extérieure, se coincent simple- ment sur la surface de pression de la pièce de serrage et s'écrasent si l'on emploie la force.
Comme il n'est pas nécessaire que le cône intérieur de la pièce de raccord supporte des efforts comme ceux que l'on constate avec les dispo- sitifs connus jusqu'ici, dans lesquels la partie.antérieure de la bague de garniture, partie qui agit comme un outil tranchant, doit être déviée vers le tuyau, il est possible de réduire l'épaisseur du cône intérieur de la pie- ce de raccord et par conséquent de donner une longueur plus petite à l'en- semble du joint.
Des surfaces extérieures et intérieures lisses augmentent le pouvoir glissant de la bague. C'est pourquoi il'convient d'utiliser une bague constituée par un tube étiré. La surface enveloppante intérieure de la bague de garniture est usinée en vue de l'enlèvement de copeaux suivant les diffé- rents angles d'inclinaison envisagés, après quoi on donne les angles d'in- clinaison correspondants à la surface enveloppante extérieure des pièces de la bague par déformation sans enlèvement de copeaux, ce qui assure en même temps aux surfaces enveloppantes intérieures leur position définitive.
Un exemple de réalisation du joint de tuyaux qui fait l'objet de l'invention est représenté schématiquement dans le dessin ci-joint, ainsi qu'une bague de garniture, ébauchée et terminée. Dans ce dessin
La fige 1 est une élévation, partie en coupe verticale d'un joint de tuyaux, au début du montage, et
La fig. 2 est une élévation du même joint, également partie en coupe verticale, lorsque le montage est terminé.
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La fig. 3 est une coupe transversale partielle d'un type de ba- gue de garniture prête à être utilisée, à une plus grande échelle, et
La fig. 4 est une vue, également en coupe transversale partiel- le de la bague de garniture de la Fig. 3, ébauchée.
La fig. 5 est une coupe transversale partielle, à une plus gran- de échelle, d'un autre type de bague de garniture prête à servir, et
La fig. 6 est également une coupe transversale partielle repré- sentant la bague de garniture de la fig. 5, ébauchée.
1 est le tuyau à raccorder, 2 est la pièce de raccord avec son cône intérieur 3 et la butée de tuyau 4, de forme cylindrique. La bague de garniture est désignée par 5 et l'écrou à chapeau se vissant sur le fileta- ge de la pièce de raccord 2, par 6.
Comme on peut le voir avec plus de détails par les figs. 3 et 5, qui représentent deux modes de réalisation d'une bague de garniture, la ba- gue de garniture est composée de trois parties se raccordant entre elles et désignées respectivement par a, b et c. La partie antérieure a de la bague de garniture 5, partie qui agit comme un outil tranchant,-qui assure l'étan- chéité, et dont la surface enveloppante intérieure 7 et la surface envelop- pante extérieure 8 sont parallèles, est rétrécie suivant l'inclinaison du cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2.
b est la partie centrale de la bague de garniture 5, partie dont la surface enveloppante intérieure 9 et la surface enveloppante extérieure 10 font entre elles un angle égal à celui que la surface extérieure du tuyau 1 fait avec le cône intérieur 3 de la piè- ce de raccord 2. La pièce postérieure c, qui sert à transmettre l'effort de poussée exercé par l'écrou à chapeau 6 pendant le serrage, fait ensuite im- médiatement aux autres parties de la bague de garniture 5. La partie 2 a une surface enveloppante intérieure 11 parallèle à la surface extérieure du tuyau 1 et une surface enveloppante extérieure 12. La bague de garniture est, au moins dans sa partie antérieure a, qui agit comme un outil tranchant, plus dure que le tuyau 1, et elle porte l'arête tranchante 13.
Pour faire le joint on procède de la manière suivante. On enga- ge l'écrou à chapeau 6 et immédiatement après la bague de garniture 5 sur le tuyau 1. On engage ensuite le tuyau 1, avec les, deux pièces 5 et 6 qui viennent d'être mentionnées, dans la pièce de raccord 2 jusqu'à ce que le tuyau 1 s'applique fortement contre la butée 4. Cela fait, on visse l'écrou à chapeau,- 6 sur la pièce de raccord 2. Pendant ce mouvement, l'écrou à chapeau 6 pousse la bague de garniture 5 sur la pièce de raccord 2.
La bague de garniture 4 glisse d'abord par la surface enveloppante extérieure de sa partie antérieure % qui agit comme un outil tranchant et qui assure l'é- tanchéité, le long du cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2, cône dont le rétrécissement est le même, et elle s'enfonce en découpant, par l'arête intérieure de sa tranche, arête qui forme l'arête tranchante 13, dans la surface extérieure du tuyau 1, jusqu'à ce que le point de transition entre la face intérieure de la partie antérieure a et la partie centrale b de la bague de garniture 5 s'applique fortement sur la surface extérieure du tuyau 1.
En même temps la partie centrale b de la bague de garniture 5 est forte- ment enfoncée sous pression, par suite de l'égalité des angles de flancs, dans la cavité comprise entre la surface extérieure du tuyau 1 et le cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2, cavité qu'elle remplit complètement et dans laquelle elle se coince en y adhérant.
La bague de garniture 5 est donc appliquée fortement et à fond, par ses parties a et b, d'une part sur le cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2 et, d'autr.e part, sur la surface extérieure du tuyau 1. Lorsque la résistance opposée au serrage augmente vers la fin du mouvement d'avance- ment de labague, la partie c de la bague de garniture 5 est également forte- ment pressée sur la surface extérieure du tuyau 1. Cette action résulte de la surface de pression conique 14 de l'écrou à chapeau 6, l'angle au sommet du cône étant supérieur à 90 .
Il en résulte une répartition telle de l'ef- fort de poussée sur la surface d'extrémité, coopérant avec la surface de
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pression 14, de la pa.rtie postérieure c de la bague de garniture 5, qu'il ne se produit aucune action de freinage indésirable le long de la surface exté- rieure du tuyau pendant le mouvement d'avancement, et que l'application, sous une forte pression, de cette partie de la bague sur la surface extérieure du tuyau n'a lieu que vers la fin de l'opération d'enfoncement par découpage, d'une manière correspondant à l'augmentation de la résistance opposée au ser- rage. En outre, ceci empêche également la bague de garniture 5 de participer au mouvement de rotation.
L'enveloppe extérieure du tuyau 1 est donc embrassée fortement et sûrement sur toute la longueur de la bague de garniture et immobilisée ri- gidement vis-à-vis du cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2 et par con- séquent vis-à-vis de toutes les pièces d'assemblage, de sorte que l'on ob- tient aussi, de cette manière, en plus d'une action d'étanchéité parfaite, un joint de tuyaux solide, rigide, résistant aux vibrations et aux chocs.
On expliquera maintenant la fabrication de la bague de garnitu- re en se référant aux figs. 3 et 4, d'une part, et aux figs. 5 et 6, d'autre part, qui en représentent deux exemples de réalisation.
Il convient de partir d'un trongon de tube étiré, pour avoir dès le début une surface extérieure lisse.
On usine ce tronçon de tube à l'intérieur, comme le montrent les fige 4 et 6, en enlevant des copeaux et de telle manière que l'on ob- tienne des surfaces décalées entre elles suivant les sections transversales et les angles d'inclinaison indispensables pour les différentes parties a, b et c de la bague de garniture. On prend ensuite cette ébauche, représen- tée dans les figs. 4 et 6, et on la déforme, de préférence sans enlèvement de copeaux, dans un dispositif de forme correspondante, non représenté, pour lui donner la forme définitive représentée dans les figs. 3 et 5. Ainsi qu'on peut le voir, cette forme définitive présente maintenant, dans la partie an- térieure a de la bague, partie qui agit comme un outil tranchant et qui assu- re l'étanchéité, un rétrécissement correspondant à celui du cône intérieur 3 de la pièce de raccord 2.
Les surfaces intérieures formées sur l'ébauche re- présentée dans les figs. 4 et 6 participent de façon correspondante à cette déformation, de sorte qu'après cette opération la bague de garniture a sa forme définitive.
Dans le type représenté par la fig. 5, l'arête tranchante'13 est plane et perpendiculaire à la surface extérieure du tuyau 1, ce qui assure une bonne stabilité et un bon effet de coupe.
L'arête tranchante 13 de l'exemple de réalisation représenté dans la fig. 3 est arquée et forme une gorge 15, comme on peut le voir aussi dans les figs. 1 et 2. Il en résulte, comme cela est connu dans la technique du montage, une pénétration par découpage facile et suffisamment profonde, avec un bon dégagement des copeaux, même lorsqu'il s'agit de tuyaux ayant un grand diamètre extérieur.
Ainsi qu'on l'a déjà expliqué en détail plus haut, pour assurer une bonne transmi.ssion de l'effort de poussée de l'écrou à chapeau 6 à la bague de garniture 5, la surface de pression de l'écrou à chapeau 6 coopérant avec cette bague est conique, son angle au sommet étant supérieur à 90 .
En conséquence, dans le type représenté par la fig. 3, la surfa- ce transversale d'extrémité de la partie postérieure c de la bague de garni- ture 5 est faite en forme de cône plat 16 correspondant au rétrécissement de la surface de pression de l'écrou à chapeau 6. Ceci a pour effet, non seu- lement d'assurer une bonne transmission de l'effort de poussée, ainsi que cela a été expliqué en détail plus haut, mais aussi d'empêcher la bague de garniture 5 de participer au mouvement de rotation de l'écrou à chapeau 6.
Les pertes inévitables par frottement sur les surfaces, coopérant entre el- les, de l'écrou à chapeau 6 et de l'extrémité 16 de la bague de garniture 5 sont réduites au minimum.
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Dans le type représenté par la fig. 5, la surface d'extrémité postérieure de la bague de garniture 5 est bombée (17). Cette forme est par- ticulièrement favorable lorsque la pièce de serrage est constituée par un joint à bride, parce que les efforts de serrage exercés se traduisent entiè- rement par l'avancement de la bague de garniture 5 et ne sont pas partielle- ment perdus par suite de coincements entre la bride et la bague.
REVENDICATIONS.
1.- Joint étanche pour joints de tuyaux, dans lequel une bague de garniture est insérée entre une pièce de raccord munie d'un cône intérieur et une pièce de serrage, bague dont l'arête intérieure qui regarde le cône intérieur de la pièce de raccord est faite en forme d'arête tranchante plus dure que la matière du tuyau et s'engageant par découpage dans le tuyau pendant le déplacement axial de la bague de garniture pour l'établissement du joint, en soulevant la matière, joint caractérisé en ce que la bague de garniture est composée de trois parties se raccordant les unes aux autres et ayant une surface enveloppante extérieure et une surface enveloppante intérieure dont les angles d'inclinaison sont différents, ces parties étant une partie antérieure agissant comme un outil tranchant et assurant l'étan- chéité,
une partie centrale remplissant le cône intérieur de la pièce de raccord et se coinçant, et une partie postérieure, provoquant la transmission de l'effort de poussée exercé par la pièce de serrage.
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SEALED GASKET FOR PIPE COUPLINGS.
Airtight joints are known for pipe fittings in which a packing ring is engaged over the end of the pipe to be connected, between a connecting piece with an internal cone and a clamping piece cooperating with it, for example- a cap nut, flange or the like. When making the connection, this packing ring can be slid in the direction of the pipe axis by tightening the clamping part on the connection part.
The inner ridge of the packing ring, which ridge faces towards the inner cone of the fitting piece, is made into a sharp ridge harder than the material of the pipe and during tightening of the packing ring it is deflected towards the pipe, on the internal cone of the connector piece, in such a way that it sinks into the pipe, lifting the material from the latter.
That of the ends of the packing ring which is opposite to the connecting piece is reinforced in the form of a collar and conically narrowed, and the pressure edge of the clamping piece which cooperates with it is rounded, or the surface pressure is itself made, in a known manner, in the form of an application surface the angle of which is more pronounced than that of the conically narrowed end surface of the packing ring.
To deflect the cutting edge of the packing ring and drive it into the outer surface of the pipe, a determined force must be expended, which increases with the outer diameter of the pipe.
In order to reduce this expenditure of force, special profiles have been proposed for the cutting edge of the packing ring, in such a way that cutting edges are obtained in the form of annular knives making an acute angle with the bore of the ring. This favorable rake angle requires relatively minimal force to tighten the ring and produces an easy, safe and sufficiently deep drive into the outer surface of the pipe. A disadvantage is due to the few
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stability and resistance of the edge and to the risk of deterioration, null and void in operation, of the wall of the internal cone of the connecting piece by the application edge under the pressure of the packing ring, edge which slides on the wall of the cone during the deflection.
As the packing ring cuts into the outer surface of the pipe, axial pressure as well as radial pressure is exerted on the end of the pipe. It may then happen that soft pipes with thin walls cannot offer sufficient resistance to the radial pressure which is essential for ensuring the operation of the cutting edge acting like a tool. An unwanted and detrimental shrinkage occurs in the end of the pipe, and the sharp edge of the packing ring can only sink shallowly into the outer surface of the pipe. This affects the strength and the tightness of the seal.
In order to increase the resistance that thin-walled pipes oppose to this radial pressure, it has also been proposed to arrange, one behind the other, on the inner surface of the packing ring, several cutting edges harder than the material. of the pipe, which goes into the pipe when the packing ring is tightened with the clamping piece.
The successive annular cuts made in the material of the pipe by the cutting edges of the packing ring extend over a fairly large length of pipe, which is thus covered by this ring, which increases the resistance that the end of the pipe opposes. to shrinkage. This ensures, for the soft pipes with thin walls a connection tight to the usual gases or liquids.
It has been found, however, that very volatile gases can escape, not, it is true, through the notches made in the pipe by the packing ring, but between the inner cone of the fitting and the outer surface. of the packing ring. The reason is that, under the conditions described, the packing ring no longer applies tightly by a circular line on. the wall of the internal cone, but that it is pressed on this internal wall of the connecting piece by a larger application surface, this action being favored by the presence of several cutting edges, the pressure exerted n 'being insufficient, owing to the increase in the sealing surface, to ensure a good seal in all cases.
In order to obtain a fitting exhibiting the maximum tightness desired, it has been proposed to provide the packing ring, on its outer surface, with a collar which, when the clamping piece is tightened, is strongly applied to the sealing ring. the exit edge of the internal cone of the connecting piece or on its edge, ensuring sealing and at the same time limiting the advance of the packing ring.
In this way, it is possible to obtain impeccably tight pipe connections, but it has been found, however, that when it comes to pipes exposed to constant vibrations, as is the case for example with the fuel, oil or air lines, breaks are produced, after a long service, by phenomena due to fatigue of the material. The breakage then always occurs at the rear tightening point of the packing ring on the pipe.
To avoid these ruptures, it has been proposed to provide the packing ring with a posterior cylindrical extension, known per se, slightly projecting the clamping piece when the connection is tightened, starting at the subsequent point of application under pressure of the packing ring on the body of the pipe, this extension participating in the posterior deformation of the packing ring and ending in a rounded part which dampens vibrations and in which any sharp edge prone to breakage is avoided.
The modifications shown to the packing ring require additional manufacturing expenses which increase the cost price.
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According to the present invention, on the other hand, it is proposed to use for pipe fittings, while maintaining the penetration, by cutting, of the cutting edge of the packing ring into the outer surface of the pipe. , a watertight seal ensuring, by its particularly simple shape to obtain during manufacture and adapted to the connection point, an impeccably tight connection for all the applications that arise and for the connection of all kinds of pipes , including thin-walled pipes, offering maximum strength to all efforts.
According to the invention this result is obtained by using a trim ring in three parts joining together at different angles of inclination of their outer and inner enveloping surfaces, so that a front part is obtained. acting in the manner of a cutting tool and ensuring the seal, a central part filling the cavity of the internal cone of the connecting piece and ensuring at the same time the clamping, and a rear part causing the transmission of l pushing force exerted by the application part under pressure.
The various parts of the packing ring which is the subject of the invention therefore have to play, during the establishment of the connection, determined roles independent of each other, and they therefore act individually next to each other. others, while the axial displacement of the seal ring along the outer surface of the pipe and along the inner cone of the connector piece results in such a favorable development of force that 'It only takes a relatively low expenditure of force to establish the connection, and that one obtains a connection of pipes ensuring an impeccable seal and satisfying - the most rigorous conditions.
The anterior part of the packing ring, which acts like a sharp tool and which ensures the seal, should have inner and outer enveloping surfaces parallel to each other and narrowed along the inner cone. of the connecting piece, a cone which serves as an application surface. The central part of the packing ring, part which fills the cavity of the inner cone and which at the same time ensures the tightening, is connected by its outer enveloping surface and its internal enveloping surface in such a way that it forms an angle cor - corresponding to the angle existing between the casing of the pipe and the inclination of the cone in the connecting piece.
The posterior part, which follows, of the packing ring, part which causes the transmission of the thrust force of the pressurized application press, is parallel to the casing of the pipe by its inner enveloping surface and of preferably by its outer enveloping surface.
Take the packing ring thus constructed, engage it on the end of the pipe to be connected, insert it with the latter between the connecting piece and the clamping piece, then establish the connection by bringing this last part of the connecting piece. During this movement, the front part of the packing ring, a part which is narrowed, which acts as a cutting tool and which ensures the seal, comes to rest on the conical wall of the connecting piece, which wall has the same narrowing.
The outer wraparound surface slides along the wall of the inner cone, while the inner edge of the wafer, which is shaped like a sharp edge, is cut into the outer surface of the pipe below the edge. The action of the thrust force exerted radially and axially by the clamping piece. The depth of penetration into the material of the pipe depends, on the one hand, on the thickness of the anterior annular part acting as a cutting tool and, on the other hand, on the length of the enveloping surface of this part.
The desired penetration depth can therefore be determined in advance and can be adapted to the thickness of the pipe to be connected, so that even thin-walled pipes can be connected firmly and securely. waterproof without risk of shrinkage.
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The thrust force exerted on the ring further causes a displacement of the central part of the ring. This part makes between the interior enveloping surface and the exterior enveloping surface the same angle as the angle existing between the exterior surface of the pipe and the conical wall of the connecting piece. Consequently, when the cutting operation is completed, the outer casing of the central part of the ring is immobilized on the conical wall of the connecting piece, on the one hand, and the inner casing of the central part of the ring. the ring is immobilized on the outer surface of the pipe, on the other hand. This part of the ring is thus wedged over its entire length vis-à-vis the conical wall and the outer surface of the pipe.
It is impossible for cavities to form between the pipe and the packing ring, on the one hand, and between this ring and the conical wall, on the other hand. While the sealing and the fixing intended to prevent the separation are obtained on the anterior part of the packing ring, part which acts as a cutting tool, in the central part of this ring the pipe is retained and strongly jammed vis-à-vis the connecting piece over a corresponding length. Lateral displacement of the pipe inside the joint is impossible, so the transverse rigidity of the pipe is considerably increased.
The rear part of the packing ring is intended essentially to transmit the thrust forces to the front part and to the central part of this ring. This pushing force is exerted by the clamping piece. For its transmission to the rear part of the packing ring, the clamping piece has a constricted pressure surface, which should be made in the shape of a cone with an apex angle of more than 90. The end surface of the rear part of the sealing ring, which surface cooperates with this pressure surface, is also narrowed and conical, with the same inclination as the clamping piece, or convex.
This shape results in the posterior portion of the packing ring embracing the outer surface of the pipe without clamping and without braking action. Towards the end of the cutting operation, the increase in resistance to clamping causes this rear part of the packing ring to also press strongly on the outer surface of the pipe.
Furthermore, thanks to this shape, when the clamping piece used is a cap nut, the friction between the packing ring attached to the pipe and the rotating cap nut is reduced to a minimum and the ba- The packing is prevented from participating in the rotational movement.
The domed shape given to the edge of the rear part of the packing ring, edge which looks at the clamping piece, has again this advantage, when using a flange to serve as a clamping piece, that the unequal clamping force unavoidable when establishing the gasket cannot have a detrimental effect on the advancement of the packing ring.
The construction of the packing ring which is the object of the invention and the cooperation of its different parts for the establishment of the seal have still several other advantages, in addition to those which have already been mentioned and which are the producing an extremely good sealing effect as well as a strong and safe wedging and immobilization of the pipe ends to be connected within the pipe joint.
The constriction, adapted to the internal cone of the connecting piece, of the front part of the packing ring, which part acts as a cutting tool, causes a forced displacement of the packing ring forwards under the thrust force. of the clamping piece, avoiding unnecessary consumption of force, which allows sharp edges harder than the material of the pipe to penetrate more easily into it by notching it. The stability of the cutting edge itself is ensured, since the anterior part of the packing ring has the same thickness everywhere, and this thickness can be chosen large enough that there is no need to
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to fear deterioration of the edge.
The front edge of the trim ring, which edge bears the cutting edge on its inside face, should be in the form of an arc, so as to form a hollow edge. This ensures, in addition to good wafer stability, the favorable cutting effect known in the deformation with chip removal and therefore a notch with easy lifting of the sealing groove in the outer surface. of the pipe. A flat anterior slice, perpendicular to the outer surface of the pipe, for the anterior part of the packing ring, a part which acts as a sharp tool, also ensures an impeccable notch and penetration of this part of the ring in the material of the pipe with the best stability of the cutting edge.
The solid clamping of the pipe end to be connected along the entire inner surface of the ring, as well as the application, without formation of cavities, and the wedging on the walls of the inner cone of the fitting piece ensure the maximum transverse rigidity and resistance of the joint to vibrations. Shocks, tremors, bending forces or other actions coming from the outside cannot penetrate to the point where the seal is ensured. In addition, devices restricting the advance of the packing ring are unnecessary, because, when the cutting operation is completed, the packing ring is strongly stuck on the outer surface of the pipe and on the pipe. conical wall of the connecting piece, which prevents it from advancing any further.
Any assembly fault due to the packing ring being fitted in reverse order is practically impossible. The interconnected parts are adapted to each other as to their shape. The thicker rear part of the packing ring cannot be engaged in the inner cone of the connecting piece at all, and on the contrary is applied externally. If the packing ring is also not long enough to prevent screwing in this condition, then the sharp edge cannot score the surface of the pipe. On the contrary, the edge of the front part of the packing ring, the part which acts as a sharp tool, or its outer edge, simply get caught on the pressure surface of the clamping piece and crush if the force is used.
As it is not necessary for the internal cone of the connecting piece to withstand stresses such as those observed with the devices known hitherto, in which the anterior part of the packing ring, part which acts as a sharp tool, must be deflected towards the pipe, it is possible to reduce the thickness of the internal cone of the connecting piece and consequently to give a smaller length to the whole joint.
Smooth exterior and interior surfaces increase the sliding power of the ring. This is why it is appropriate to use a ring constituted by a stretched tube. The inner enveloping surface of the packing ring is machined for chip removal at the various angles of inclination envisaged, after which the corresponding inclination angles are given to the outer enveloping surface of the parts. the ring by deformation without removal of chips, which at the same time ensures the inner enveloping surfaces their final position.
An exemplary embodiment of the pipe joint which is the subject of the invention is shown schematically in the accompanying drawing, as well as a packing ring, blank and finished. In this drawing
Fig. 1 is an elevation, part in vertical section of a pipe joint, at the start of assembly, and
Fig. 2 is an elevation of the same seal, also partly in vertical section, when the assembly is completed.
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Fig. 3 is a partial cross section of one type of packing ring ready for use, on a larger scale, and
Fig. 4 is a view, also in partial cross section, of the packing ring of FIG. 3, rough.
Fig. 5 is a partial cross section, on a larger scale, of another type of ready-to-use packing ring, and
Fig. 6 is also a partial cross section showing the packing ring of FIG. 5, rough.
1 is the pipe to be connected, 2 is the connecting piece with its internal cone 3 and the pipe stop 4, of cylindrical shape. The packing ring is designated by 5 and the cap nut screwing onto the thread of the connector 2 by 6.
As can be seen in more detail from figs. 3 and 5, which represent two embodiments of a packing ring, the packing ring is composed of three parts which are connected to one another and designated respectively by a, b and c. The anterior part a of the packing ring 5, part which acts as a cutting tool, -which ensures the sealing, and of which the inner enveloping surface 7 and the outer enveloping surface 8 are parallel, is narrowed along the line. '' inclination of the internal cone 3 of the connecting piece 2.
b is the central part of the packing ring 5, part of which the inner enveloping surface 9 and the outer enveloping surface 10 make between them an angle equal to that which the external surface of the pipe 1 makes with the internal cone 3 of the part. this of connection 2. The rear part c, which serves to transmit the thrust force exerted by the cap nut 6 during tightening, then makes immediately to the other parts of the packing ring 5. Part 2 a an inner enveloping surface 11 parallel to the outer surface of the pipe 1 and an outer enveloping surface 12. The packing ring is, at least in its front part a, which acts as a sharp tool, harder than the pipe 1, and it carries the sharp edge 13.
To make the seal, proceed as follows. The cap nut 6 is engaged and immediately after the packing ring 5 on the pipe 1. The pipe 1, with the two parts 5 and 6 which have just been mentioned, is then engaged in the connection piece. 2 until the pipe 1 rests firmly against the stop 4. This done, the cap nut is screwed, - 6 on the connecting piece 2. During this movement, the cap nut 6 pushes the packing ring 5 on connection piece 2.
The packing ring 4 first slides through the outer enveloping surface of its anterior part% which acts like a cutting tool and which ensures the seal, along the internal cone 3 of the connecting piece 2, the cone of which the narrowing is the same, and it sinks by cutting, by the inner edge of its edge, the edge which forms the cutting edge 13, in the outer surface of the pipe 1, until the point of transition between the inner face of the anterior part a and the central part b of the packing ring 5 strongly rests on the outer surface of the pipe 1.
At the same time the central part b of the packing ring 5 is strongly pressed under pressure, owing to the equality of the flank angles, in the cavity between the outer surface of the pipe 1 and the inner cone 3 of the connecting piece 2, cavity which it fills completely and in which it gets stuck by adhering to it.
The packing ring 5 is therefore strongly and fully applied, by its parts a and b, on the one hand on the inner cone 3 of the connecting piece 2 and, on the other hand, on the outer surface of the pipe. 1. As the resistance against clamping increases towards the end of the advancing movement of the ring, part c of the packing ring 5 is also strongly pressed against the outer surface of the pipe 1. This action results from the conical pressure surface 14 of the cap nut 6, the angle at the apex of the cone being greater than 90.
This results in such a distribution of the thrust force on the end surface, cooperating with the end surface.
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pressure 14, of the rear part c of the packing ring 5, that no undesirable braking action occurs along the outer surface of the pipe during the forward movement, and that the application , under a strong pressure, of this part of the ring on the outer surface of the pipe takes place only towards the end of the cutting-in operation, in a manner corresponding to the increase in resistance opposed to the Tightening. Further, this also prevents the packing ring 5 from participating in the rotational movement.
The outer casing of the pipe 1 is therefore embraced strongly and surely over the entire length of the packing ring and firmly immobilized vis-à-vis the internal cone 3 of the connecting piece 2 and consequently vis-à-vis -screws of all the assembly parts, so that in this way, in addition to a perfect sealing action, a solid, rigid, vibration and shock resistant pipe joint is also obtained .
The manufacture of the packing ring will now be explained with reference to FIGS. 3 and 4, on the one hand, and in figs. 5 and 6, on the other hand, which represent two exemplary embodiments thereof.
It is advisable to start from a stretched section of tube, in order to have a smooth outer surface from the start.
This section of tube is machined inside, as shown in figs 4 and 6, removing chips and in such a way that surfaces are obtained which are offset from each other according to the cross sections and the angles of inclination. essential for the various parts a, b and c of the packing ring. We then take this blank, shown in figs. 4 and 6, and it is deformed, preferably without removing chips, in a device of corresponding shape, not shown, to give it the final shape shown in FIGS. 3 and 5. As can be seen, this final shape now presents, in the anterior part a of the ring, part which acts as a cutting tool and which ensures the seal, a narrowing corresponding to that of the inner cone 3 of the connecting piece 2.
The interior surfaces formed on the blank shown in figs. 4 and 6 participate correspondingly in this deformation, so that after this operation, the packing ring has its final shape.
In the type represented by FIG. 5, the cutting edge '13 is flat and perpendicular to the outer surface of the pipe 1, which provides good stability and a good cutting effect.
The cutting edge 13 of the exemplary embodiment shown in FIG. 3 is arched and forms a groove 15, as can also be seen in Figs. 1 and 2. This results, as is known in the art of mounting, in easy and sufficiently deep cutting penetration with good chip clearance, even in the case of pipes having a large outside diameter.
As has already been explained in detail above, to ensure good transmission of the thrust force from the cap nut 6 to the packing ring 5, the pressure surface of the nut to cap 6 cooperating with this ring is conical, its angle at the top being greater than 90.
Accordingly, in the type shown in FIG. 3, the end transverse surface of the rear part c of the packing ring 5 is made in the shape of a flat cone 16 corresponding to the narrowing of the pressure surface of the cap nut 6. This has the effect of effect, not only to ensure good transmission of the thrust force, as explained in detail above, but also to prevent the packing ring 5 from participating in the rotational movement of the nut with hat 6.
The unavoidable frictional losses on the mutually cooperating surfaces of the cap nut 6 and the end 16 of the packing ring 5 are minimized.
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In the type represented by FIG. 5, the rear end surface of the packing ring 5 is domed (17). This shape is particularly favorable when the clamping piece consists of a flanged joint, because the clamping forces exerted are fully reflected in the advancement of the packing ring 5 and are not partially lost. as a result of jamming between the flange and the ring.
CLAIMS.
1.- Tight seal for pipe joints, in which a packing ring is inserted between a fitting part provided with an internal cone and a clamping piece, the ring of which the inner edge facing the inner cone of the piece of fitting is made in the form of a cutting edge harder than the material of the pipe and engaging by cutting in the pipe during the axial displacement of the packing ring for the establishment of the joint, lifting the material, joint characterized in that that the packing ring is composed of three parts connecting with each other and having an outer wrapping surface and an inner wrapping surface with different angles of inclination, these parts being a front part acting as a cutting tool and ensuring the tightness,
a central part filling the internal cone of the connecting piece and becoming wedged, and a rear part, causing the transmission of the thrust force exerted by the clamping piece.