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RACCORDS.
On connaît déjà des raccords comportant un élément formant butée axiale pour le tube à raccorder, et un écrou à portée conique intérieure engagé sur le tube et vissé sur cet élément formant butée. Ces raccords comportent, de plus, un élément d'accouplement déformable engagé sur le tube entre la butée et 1'écrou, et qui présente une partie annulaire épaisse à arête tranchante susceptible de pénétrer dans le tube par contraction radiale, et une partie tubulaire plus mince que la partie annulaire.
Cette partie tubulaire, espacée radialement de la surface extérieure du tube, et de la périphérie de la partie annulaire est susceptible de se déformer radialement par contraction axiale de l'élément d'accouplement, entre l'écrou et l'élément formant butée pour le tube.
La présente invention concerne des raccords du type ci-dessus, dans lesquels on a cherché notamment à limiter la déformation de l'élément d'accouplement et la pénétration de l'arête tranchante dans le tube de manière à réduire l'affaiblissement de ce tube.
L'invention concerne notamment un raccord du type décrit caractérisé par ce que la partie annulaire de l'élément d'accouplement est limitée par une portée conique extérieure venant en prise avec la portée conique intérieure de l'écrou; ce qui limite la déformation de cette partie annulaire tout en assurant la pénétration de l'arête tranchante dans le tube lors du serrage de l'écrou.
Suivant une caractéristique de l'invention, la portée conique extérieure de la partie annulaire de l'élément d'accouplement présente même angle au sommet que la portée conique intérieure de l'écrou, ce qui permet, par serrage de l'écrou, de contracter la partie annulaire sans la faire bas-
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culer autour de l'arête tranchante.
Suivant un mode de réalisation des raccords précédents, l'arête tranchante de la partie annulaire présente la forme d'un cercle situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du raccord.
Suivant un autre mode de réalisation, l'arête tranchante de la partie annulaire présente une forme hélicoïdale, ce qui permet de réduire sa pénétration dans le tube et de multiplier les barrages pour un trajet de fuite parallèle à l'axe du raccord.
Suivant une caractéristique de l'invention, la partie annulaire de l'élément d'accouplement est limitée intérieurement par un alésage conique s'évasant du côté opposé à la butée, cet alésage déterminant avec une face plane ou faiblement conique de cette partie annulaire, l'arête tranchante de l'élément d'accouplement.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, la partie annulaire de l'élément d'accouplement est limitée du côté de la butée, et extérieurement, à la partie tubulaire mince et déformable, par une face transversale sensiblement plane et intérieurement à cette partie tubulaire, par une face faiblement conique plus éloignée de la butée que la face transversale, ce qui permet à la face faiblement conique et à l'alésage de la partie annulaire de déterminer par leur intersection une arête tranchante située-au-dessous des portées coniques en prise de l'écrou et de l'élément d'accouplement.
L'invention concerne également un raccord du type décrit, caractérisé par ce que la portée conique intérieure de l'écrou présente un-angle au sommet plus petit que celui de la portée conique extérieure de la partie annulaire de l'élément d'accouplement, ce qui permet, par serrage de cet écrou, de faire basculer la partie annulaire autour de son arête tranchante, la portée conique extérieure de la partie annulaire se déformant alors pour s'appliquer contre la portée conique intérieure de l'écrou.
Suivant une caractéristique; de l'invention, l'angle formé entre la portée conique de l'écrou, et la portée conique extérieure de la partie annulaire de l'élément d'accouplement, est inférieur à l'angle formé entre la surface transversale faiblement conique limitant l'arête tranchante et un plan transversal à l'axe, ce qui permet, après serrage de l'écrou et déformation de cette partie annulaire, de maintenir pour l'arête tranchante un angle de coupe positif assurant sa pénétration dans le métal du tube.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'arête tranchante de la partie annulaire de l'élément d'accouplement est dans un plan transversal voisin de celui du cercle de base de la portée conique extérieu- re de cette partie annulaire.
L'invention s'étend également à un raccord du type décrit, caractérisé par ce que l'élément formant butée axiale pour le tube à raccorser présente une portée conique intérieure s'évasant vers l'écrou,et contre laquelle vient prendre appui l'extrémité de la partie tubulaire de l'élément d'accouplement, lors du serrage de l'écrou, ce qui permet de contracter cette-extrémité et de faire pénétrer une de ses arêtes tranchantes dans le tube en même temps que l'arête tranchante de la partie annulaire de cet élément d'accouplement pénètre dans ce tube, un double ancrage de l'élément d'accouplement dans le tube étant ainsi réalisé.
L'invention s'étend ainsi également aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles;
Des raccords conformes à l'invention sont représentés, à titre d'exemple, sur le dessin ci-joint, dans lequel :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une première forme de réalisation du raccord, les différentes parties de ce raccord étant séparées l'une de l'autre.
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La figure 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle du raccord précédent, dont les parties sont rapprochées, mais non serrées.
La figure 3 est une vue en coupe partielle de ce même raccord après serrage de l'écrou.
La figure 4 est une vue en demi-élévation, demi-coupe de l'élément d'accouplement.
La figure 5 est une vue en coupe partielle d'un raccord suivant une variante de l'invention,les éléments du raccord étant rapprochés mais non serrés.
La figure 6 est une vue en coupe partielle de ce même raccord après serrage.
La figure 7 est une vue en demi-élévation- demi-coupe de l'élément d'accouplement du raccord représenté sur les figures 5 et 6.
La figure 8 est une vue en élévation partie en coupe axiale, d'une autre forme de réalisation du raccord de l'invention, les pièces étant représentées avant l'assemblage.
La figure 9 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle du raccord précédent, les parties étant assemblées, mais non serrées.
La figure 10 est une vue en coupe longitudinale de ce même raccord après serrage.
La figure Il est une vue en coupe longitudinale d'une variante du raccord, les pièces étant assemblées, mais non serrées.
La figure 12 est une vue partie en coupe axiale, partie en élévation d'un raccord suivant une autre forme de réalisation de l'invention, les éléments étant assemblés l'un à l'autre, mais non serrés l'un sur l'autre.
La figure 13 est une vue en coupe axiale de ce raccord après serrage.
La figure 14 est une vue partie en élévation, partie en coupe de l'élément d'accouplement.
Les figures 15-16-17 sont des vues correspondant aux figures 12-13- 14 d'une variante du raccord précédent.
La figure 18 est une vue, partie en élévation, partie en coupe axiale, d'une autre forme de réalisation d'un raccord conforme à l'invention, dont les éléments sont rapprochés mais non serrés.
La figure 19 est une vue en coupe; à plus grande échelle, du raccord précédent.
La figure 20 est une vue en coupe analogue mais les éléments étant serrés.
La figure 21 est une vue, partie en élévation, partie en coupe, de l'élément d'accouplement.
La figure 22 est une vue en coupe partielle d'une autre forme de réalisation du raccord, les pièces étant assemblées avant serrage.
La figure 23 est une vue en coupe partielle de ce raccord après serrage.
La figure 24 est une vue, partie en élévation, partie en coupe, de l'élément d'accouplement du raccord précédent.
Le dispositif d'accouplement représenté sur les figures de 1 à 4 comporte un corps B fileté extérieurement et sur l'extrémité arrière duquel doit être accouplé le tube T. La jonction est assurée par la coopération de l'écrou N fileté intérieurement. L'élément d'accouplement E est engagé entre
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l'écrou N et le corps B, de manière à agripper le tube et à assurer le joint avec l'extrémité arrière du corps. Le corps. Le corps B présente un alésage 1 en prolongement de l'alésage du tube T et de même diamètre intérieur.
La face arrière 2 du corps est, conformément, à l'invention, essentiellement plane et peut être normale à l'axe de l'alésage du corps, ce qui facilite l'accouplement par contact resserré. Dans les formes de réalisation des figures 1 à 3 incluses, la face arrière 2 du corps présente un redent étroit annulaire 3 face à l'intérieur, ou épaulement qui peut être très faible, c'est-à-dire d'une profondeur de l'ordre de 1 à 2/100 de mm.
Cet épaulement 3 est suffisamment petit pour ne pas influencer le rapprochement de l'accou- plement, mais il sert cependant à recevoir l'épaulement complémentaire 4 formé sur l'extrémité avant de l'élément de couplage E (fig. 4) et à centrer et placer cet élément coaxialement à l'alésage du corps tout en s'opposant à un déplacement radial de l'extrémité avant de l'élément E pendant son introduction, et, après le jointement terminé, lorsque les pièces sont soumises aux efforts de service. La face arrière 2 du corps sert de butée longitudinale ou axiale pour l'extrémité avant du tube T, la maintenant contre un déplacement axial vers le corps. Elle sert également de butée pour l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E en maintenant cette extrémité contre un déplacement axial vers l'avant.
L'écrou N comporte un alésage 5 coaxial à l'alésage du corps et à celui du tube et il entoure librement mais de très près le tube. Conformément à l'invention, l'écrou comporte un siège femelle à face inclinée, de préférence conique ou un épaulement galbé 6 pouvant venir en engagement avec l'épaulement 7 mâle, de forme complémentaire, prévu sur l'extrémité extérieure et arrière de l'élément d'accouplement E.
L'élément d'accouplement E comprend une portion annulaire épaisse 10 disposée vers l'arrière comportant la face conique 7 inclinée vers l'extérieur et vers l'arrière comme indiqué plus haut, et il comprend une portion en manchon ou tubulaire 11 à paroi relativement mince et disposée vers l'avant. La partie annulaire vient en prise avec l'écrou et l'extrémité avant du manchon vient en prise avec le corps. La partie annulaire et le manchon sont de préférence, comme représenté, partie intégrante d'une tige ou d'un tube, de manière à avoir ou à pouvoir présenter pour le manchon les caractéristiques de résistance élastique et pour l'élément la dureté et la résistance à l'écrasement, suffisantes pour que les fonctions de 7,' invention puissent être remplies.
La fonction principale de la pièce annulaire est d'accrocher et maintenir le tube T avec une prise mécanique solide et de préférence également en assurant une jonction étanche au fluide. La fonction principale du manchon est tout d'abord d'offrir une résistance axiale suffisante au déplacement axial de la partie annulaire lorsque cette dernière est en prise avec l'écrou en vue de transmettre vers l'intérieur,les efforts radiaux entre l'écrou et l'anneau pour produire un serrage de l'anneau et de son arête coupante 12.
En second lieu,l'anneau doit céder élastiquement à la fois radialement et axialement pour permettre et transmettre un déplacement radial vers l'intérieur et un déplacement axial vers l'avant de l'arête coupante pénétrant dans la paroi du tube, de sorte que l'arête puisse découper une nervure R de dimensions appréciables (Fig. 3). En même temps, le manchon réagit entre l'écrou et le corps et assure un joint étanche au fluide sur la face arrière du corps et comme le manchon se trouve raccourci vers l'avant et recourbé vers l'intérieur (fig. 2 et 3), il forme un joint étanche au fluide avec la nervure R et la paroi adjacente du tube.
De manière analogue et complémentaire, les rôles et les fonctions de la partie annulaire devront comprendre la transmission depuis l'écrou vers le manchon, des efforts nécessaires à assurer le joint étanche entre le manchon et le corps. Le rôle de la partie annulaire est également de raccourcir le manchon vers l'avant et en même temps de transmettre des forces radiales suffisantes pour plier ce manchon vers l'intérieur, en conséquence, de son raccourcissement en vue de l'amener tandis qu'il se rac-
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courcit, en engagement d'accrochage et de jonction étanche avec le tube et la nervure.
Une autre fonction du manchon est de s'appliquer,, de préférence , sur la nervure et le tube dans le sens qui crée un fort accroissement d'adhérence et de résistance au déplacement de l'écrou et de l'anneau une fois qu'il a été raccourci et recourbé comme le montre la figure 3. On limite ainsi l'action de découpage de l'arête 12 et on indique à l'opérateur qui effectue le raccordement que le joint est suffisant du fait qu'il rencontre une forte augmentation du couple de vissage appliqué sur l'écrou.
Dans la figure 4, l'anneau 10 de l'élément E présente un alésage conique 13 de préférence incliné à 15 à partir de l'axe de l'élément. Cette inclinaison est la plus favorable lorsque l'inclinaison de la surface 7 est de 30 environ sur le même axe.
L'alésage conique 13 se termine à son extrémité avant par l'arête circulaire 12 normale à l'axe de l'élément et dont le diamètre s'adapte exactement sans jeu sur le diamètre extérieur du tube T. Cette arête est définie par l'intersection de l'extrémité avant de l'alésage avec la surface 14 à forte inclinaison et de préférence conique.
Cette surface 14 est inclinée dans la même direction que l'alésage conique 13, mais suivant un angle de 87 à 88 sur le même axe, ce qui fait qu'elle est inclinée vers l'arrière et vers l'ex- térieur de l'arête 13 suivant un angle de 2 à 3 avec le plan de l'arête 13 normal à l'axe de l'élément. L'arête 12'et la masse adjacente de l'anneau constituent ainsi en fait un outil coupant annulaire dont l'angle d'attaque est de 2 à 3 , l'angle de coupe 87 à 88 et l'angle de dépouille de 15 , la pièce à utiliser étant le tube et le copeau étant la nervure R.
La surface 7 de l'anneau est de préférence inclinée suivant le même angle d'environ 30 que la surface 6 de l'écrou N de sorte que lorsque le déplacement de l'écrou vers le corps est commandé à force, l'anneau est contraint de se;mouvoir axialement vers l'avant et radialement vers l'intérieur et, en même temps coaxialement à l'écrou, au corps et au tube sans toutefois qu'une action de roulement et de déversement puisse être constatée.
Cette forme de l'invention couvre également certaines modifications apportées à la forme conique des surfaces 6 et 7 et à la correspondance rigoureuse de ces surfaces l'une par rapport à l'autre dans la mesure où ces modifications ne changent pas l'opération et les résultats caractéristiques de l'invention.
Il est visible évidemment que, si la surface 6 de l'écrou est inclinée à un angle légèrement plus faible que la surface 7 de l'anneau, l'anneau aura tendance à être entraîné par roulement vers l'avant, ce qui diminue l'effet du crochet râcleur de la surface 14 et augmente l'angle de dépouille de la partie avant de l'alésage 13. L'inverse a tendance à se produire, lorsque la surface 6 est d'une pente un peu plus raide que la surface 7. En recouvrant l'écrou de cadmium ainsi que sa surface 6, on réduit le frottement entre les surfaces 6 et 7.
La conicité de l'alésage 13 facilite l'action d'entaillage de l'arête 12 lorsqu'on oblige l'anneau à effectuer ces déplacements combinés,en donnant un angle de dépouille et un jeu convenable, permettant à l'arête de mordre dans la surface extérieure du tube, le redan de la surface 14 facilitant le découpage et le retournement de la nervure R. La hauteur et le volume de la nervure R et en conséquence la profondeur de l'entaille faite dans le tube T sont limitées entre autres par la dimension radiale de la surface de râclage 14, c'est-à-dire par le diamètre de l'alésage 15 du manchon Il adjacent à la face 14. Pour faciliter le travail d'alésage et par économie, l'alésage 15 peut être de diamètre uniforme comme représenté.
Radialement et vers l'extérieur de l'arête 12, l'anneau prend son épaisseur maximum en une masse surplombant l'arête, et la face 14, à la fois vers l'avant et vers l'arrière pour donner à l'arête un support et une résistance suffisantes en tant qu'outil coupant. Cette résistance permet aussi de supporter l'extrémité arrière du manchon et d'imposer une pression radia-
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le sur lui et sur la nervure R lorsque celle-ci est coincée et serrée entre la face 14 et l'extrémité arrière de l'alésage 15, gauche ou incurvée (fig.3).
La surface extérieure de l'anneau 10 peut, en vue de réserver un espace radial suffisant, être cylindrique comme représentée, sur une longueur limitée de la surface inclinée 7 et vers l'avant. La surface 7 s'étend à partir de l'arrière de l'anneau et vers l'avant jusqu'à un plan normal à l'axe, et seulement un peu en arrière du plan de l'arête pour procurer un support large entre l'écrou et l'anneau en tous les points à partir desquels émanent les composantes de force appliquée sur l'arête. Ces considérations, s'ajoutant aux angles d'inclinaison de la surface 6 et de l'alésage 13, tendront à donner à l'anneau une longueur axiale efficace, mesurée à partir de la ligne d'intersection des surfaces, qui ne soit pas beaucoup plus grande que l'épaisseur de l'anneau .
La longueur principale de l'anneau, mesurée entre un plan avant, situé à peu près à mi-distance entre l'arête et la partie extrême antérieure de l'anneau et un plan arrière à moitié environ des surfaces inclinées 7 et 13, est de préférence égale à l'épaisseur totale de l'an- neau ou lui est de peu inférieure.
Pour ce qui est de la matière dans laquelle est constitué l'élément E, on peut renforcer l'action coupante de l'arête 12 tout en lui donnant le minimum de résistance à la déformation et le minimum de fragilité en durcissant la surface de l'alésage conique 13 dans une zone limitée adjacente à l'arête 12 et sur une épaisseur de 2 à plusieurs centièmes de millimètres comme l'indique la partie ombrée 16 sur la figure 4. Un tel durcissement intéresse la ligne géométrique de l'arête 12 et tend à s'étendre sur quelques centièmes de mm sur la face 14 vers le haut. La question du choix des matières de l'élément d'accouplement en fonction de la matière du tube à accoupler et de la dureté nécessaire pour l'arête 12 en fonction de la dureté du métal du tube, estétudiée plus en détail ci-dessous.
La partie en manchon de l'élément E présente; de préférence, dans cette forme de réalisation de l'invention, une portion 8 d'ancrage épaissie radialement vers l'avant et dont la face antérieure présente un léger redan annulaire 4 adapté pour s'emboîter dans le redan 3 de la face 2 du corps en réalisant un engagement de centrage et de joint. La portion surépaissie 8 tend,avec ou sans l'emboîtement des redans 3 et 4, à empêcher l'extrémité. avant du manchon 11 de s'étendre radialement lorsque l'élément E est emmanché à force entre l'écrou et le corps. Entre la partie d'ancrage 8 et l'anneau 10, le manchon comprend un tube à paroi mince appelé pont ou partie à réis- tance élastique 9 qui est de préférence plusieurs fois plus long que son épaisseur de paroi.
Son alésage 15 est plus grand que le diamètre extérieur du tube, la différence étant environ du double de la dimension radiale de la face 14, pour permettre une déformation élastique radiale intérieure du pont et le mouvement de taille, vers l'intérieur, de l'arête 12 jusqu'à ce que l'extrémité arrière du fond du pont arrive en contact avec la nervure R une fois que celle-ci a été découpée sur la face 14.
La matière dans laquelle peut être constitué l'élément d'accouplement laisse place à un choix considérable dépendant en partie de la matière et des caractéristiques du tube à accoupler, aussi bien que des matières qu'on désire employer pour l'écrou et le corps. La prédérence est donnée à de l'acier facilement usinable et admettant un durcissement de surface dans toutes les parties de l'élément y compris le pont aussi bien que la ou les arêtes coupantes, sans qu'il y ait amoindrissement de la flexibilité ou des qualités des pièces courbées ou travaillées telles qu'elles doivent l'être dans le dispositif de l'invention.
En employant cet acier, il n'est pas indispensable de tremper l'élément de couplage autrement que par la trempe résultant de l'usinage nécessaire, du moment que son arête coupante est plus dure que le tube et/ou le corps qui doit être entamé (fig. 6) . Avec des tubes en acier ou en acier inoxydable ou autres tubes durs, un élément de couplage en acier tel que ci-dessus, durci sur toute sa surface, donne des arêtes coupantes satisfaisantes tout en réservant la possibilité de déformations dans les autres parties de l'élément.
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Si on emploie un corps ou un écrou avec un tube en aluminium, ou des écrous et corps en acier ou en laiton avec des tubes en cuivre, par exemple, l'élément d'accouplement B peut être fait en un tel acier et non trempé pour autant qu'il a une dureté supérieure à celle du tube à accoupler, dans la forme des fig. 5, 7, et, de préférence, supérieure à celle du corps pour faciliter la morsure de l'arête 20 dans le corps.
Sur les tubes en acier, on peut utiliser un élément d'accouplement en acier ou de dureté analogue mais directement usinable,lequel, après avoir été usiné et mis à la forme, reçoit une cémentation légère de préférence seulement sur la surface voisine de l'arête telle que dans la zone 16 par cyanuration ou carbonitruration, de manière à avoir une cémentation ne dépassant pas une profondeur de 2 à 5 centièmes de mm.
Avec les tubes en acier inoxydable, il est commode de durcir l'arête coupante et la zone 16 plus profondément et à un plus grand degré de dureté, tandis qu'on évite le durcissement du pont et du reste de Isolément d'accouplement. La limitation du durcissement à une zone réduite peut être réalisée par 1111 recouvrement au cuivre de l'ensemble de l'élément en une légère couche qu'on retire par grattage dans la zone 16, ou bien en recouvrant tout l'extérieur de l'élément sauf dans la zone 16 avant de le soumettre au traitement de cémentation, ce qui limite le durcissement à la zone réduite désirée et à l'arête coupante.
Pour faciliter la compréhension et l'application de l'invention, on trouvera ci-dessous un exemple donnant les dimensions de l'élément d'ac- couplement.
Pour un tube de 12,5 mm de diamètre extérieur (1,25 cm), le diamètre de l'arête 12 nécessaire dépasse seulement ces 12,5 mm de la quantité suffisante pour tenir compte des tolérances commerciales-du tube et de l'élément, de manière à permettre un emmanchement coulissant libre. Le diamètre extérieur de la portion d'ancrage 8 et de l'anneau 1 est d'environ 1,70 à 1,72 cm. La portion 8 a une longueur de 1,5 à 2 mm, et la longueur du pont sur sa surface extérieure est d'environ 2,8 mm. Le manchon mesuré le long de l'alésage 15 depuis la face 14 jusqu'à son extrémité avant est de 5 mm.
La profondeur radiale de la surface 14, c'est-à-dire la hauteur du pont audessus de l'arête 12 est d'environ 7,5 mm, sauf que celle-ci peut être un peu réduite pour le cas de tubes à parois extra-minces. L'épaisseur du pont est d'environ 0,4 à 0,45 mm, et la profondeur de la rainure sur le pont entre la partie supérieure de l'anneau et l'ancrage est d'environ 1 mm. La surface cylindrique extérieure de l'anneau est longue d'environ 0,75 mm. La longueur hors tout de l'anneau n'est pas plus grande que son épaisseur. Bien que le dessin de la fig. 4 ne soit pas rigoureusement exact comme échelle, il correspond sensiblement aux dimensions données ici à titre d'exemple.
Pour les tubes de diamètre plus grand ou plus faible, l'expérien- ce montre que toutes les dimensions indiquées ci-dessus ne doivent pas nécessairement être modifiées proportionnellement. Par exemple, dans le cas de l'élément d'accouplement pour un tube de 25 mm; les alésages et diamètres extérieurs de l'anneau et de la butée peuvent être approximativement le double de ceux correspondant au diamètre de 12,5 mm et la longueur totale peut être modérément augmentée pour ce qui est de l'ancrage et de l'anneau. Mais la longueur et l'épaisseur du pont et la distance au tube peuvent très bien être conservées identiques à celles du tube de 12,5 mm, bien que le diamètre principal du pont ait été doublé par rapport à celui du tube de 12,5 mm.
Il est à noter également que la longueur du pont, tout en conservant l'épaisseur relative désirée, et l'espacement radial, particulièrement de l'extrémité arrière du pont à l'arête 12, peuvent et de préférence doivent être modifiées pour augmenter ou diminuer la profondeur de l'entaille désirée à faire par l'arête 12 (notamment dans la forme de réalisation suivant les fig. 1 à 4), en fonction de l'épaisseur de la paroi et de la qualité du matériau du tube à accoupler et du service et de la pression auxquels l'assemblage sera soumis.
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Les angles d'inclinaison des surfaces 6 et 7 sont de préférence choisis d'environ 30 ; et la conicité du cône 13 et 13a décrit plus loin, d'environ 15 , parce que de tels angles se sont révélés satisfaisants en service et aux essais à la fois pour ce qui est du couple de torsion désiré et de l'efficacité du découpage et de la jonction étanche. Le fait d'évaser les angles des épaulements 6 et 7 sans changer rien d'autre, par exemple en les réduisant à 25 , augmentera la composante radiale sur l'anneau, l'arête et le manchon et diminuera de façon correspondante la composante axiale en augmentant le trajet de l'écrou par rapport au déplacement de l'arête 12.
De telles conditions peuvent présenter un avantage dans le cas de tubes â parois fortes et épaisses. Inversement, si les épaulements 6 et 7 sont inclinés à 35 , d'autres tendances se manifesteront qui seront plus avantageuses pour des tubes doux et à parois minces. En réduisant l'inclinaison de l'alésage 13 de 15 à 10 , les auttes caractéristiques étant inchangées, on tend à exiger un déplacement axial plus important de l'anneau et de l'arête pour réaliser la même profondeur de découpage et on tendra à augmenter la valeur du serrage exercé sur le tube et à augmenter la surface de liaison à force entre l'alésage conique et le tube.
Cela présente des avantages pour le couplage d'un tube à grand diamètre et à paroi relativement mince et douce destiné à être employé dans certaines circonstances où les qualités antivibratiles sont exigées pour l'accouplement. L'augmentation de l'inclinaison de l'alésage de 15 à 20 par exemple, le reste étant sans changement, aura tendance à provoquer des effets opposés et présentera des avantages pour des buts différents, par exemple pour obtenir une entaille plus profonde plus rapidement et un accrochage moins général entre l'alésage et le tube.
Cette forme de l'invention est caractérisée parce que les pièces sont assemblées dans les positions réciproques indiquées aux figures 1 et 2, l'extrémité avant du tube et l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E butant l'une contre l'autre, le corps, l'épaulement profilé 6 de l'écrou s'appuyant sur l'épaulement 7 de l'anneau et l'arête 12 s'appuyant sur la surface extérieure du tube. Après quoi, l'écrou est avancé à force vers le corps grâce au filetage existant entre eux. En conséquence, l'anneau 10 avec son arête 12 est en même temps serré et déformé vers l'intérieur, et déplacé axialemant relativement au tube et au corps; tandis que le pont 9 s'oppose par élasticité au mouvement axial de l'anneau suffisamment pour provoquer sa déformation radiale et la déformation radiale de l'arête 12.
Lorsque l'extrémité arrière du pont cède et se courbe vers l'intérieur, ou se cambre en serrant l'anneau et l'arête coupante, il se produit un déplacement axial de l'anneau vers l'avant. L'engagement de coupe entre l'arête 12 et le tube commence aussitôt que l'arête est comprimée vers cet engagement, et peut et doit de préférence se poursuivre sous l'action à force de l'écrou jusqu'à ce qu'une butée se produise de l'extrémité arrière du pont contre la nervure R, cette dernière étant rebroussée par l'arête 12. Une conséquence directe de cette action est que l'extrémité avant de l'élément E est forcée pour réaliser un joint étanche au fluide avec la face arrière 2 du corps et l'extrémité arrière du pont.
En même temps, l'arête 12 et la face 14 et la partie avant de l'alésage 13 sont en contact et forment un joint étanche contre le tube du fait que ces parties sont appliquées mécaniquement contre le tube à l'épreuve d'une pression vers l'extérieur. Pendant ce temps, l'extrémité arrière du pont et l'extrémité avant de l'alésage 13 viennent en prise avec le tube en s'opposant à un déplacement du tube vers l'avant.
Cette butée améliore l'accouplement, notamment le renforce contre une rupture due aux coups de bélier soit aux essais soit en service, coups de bélier caractérisés par des variations brutales de pression en plus ou en moins ou de pression positive à pression négative.
L'angle de conicité de l'alésage 3 non seulement donne la dépouille et le jeu pour faciliter l'action de l'arête coupante décrite ci-dessus, mais encore il limite l'écrasement radial et l'engagement à force de la portion de l'alésage 13 qui est en contact avec la surface du tube à l'arrière de l'arête coupante. Lorsque l'alésage à une conicité de 15 qui a été men-
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tionnée comme préférable, la surface de l'alésage immédiatement derrière l'arête coupante à tendance, en portant sur la surface fraîchement décou- pée du tube, à contraindre l'arête coupante à avoir un déplacement vers l'a- vant et vers l'intérieur par rapport à la surface suivant un cône de 15 sur l'axe de l'accouplement.
Ce trajet de déplacement de l'arête coupante est cependant in- fluencé non seulement par la pente de l'alésage 13, mais aussi par :
1 ) la résistance de la paroi du tube à l'égard d'une déformation par pression radiale;
2 ) la résistance de cette paroi à l'action d'entaillage de l'arê- te 12;
3 ) La résistance relative du pont du manchon à l'égard d'un rac- courcissement axial en fonction de sa résistance à un cambrage ou une courbu- re radiale,
4 ) la résistance de l'anneau 10 à une déformation par pression radiale;
5 ) l'inclinaison des surfaces 6 et 7 et en conséquence la direction de la force résultante appliquée par l'écrou sur l'anneau.
Par exemple, si le pont 9 est plus résistant à l'égard d'un rac- courcissement axial en comparaison de la résistance du tube à une déformation diamétrale augmentée de la résistance de l'anneau à une déformation diamétrale, alors l'anneau et l'arête 12 tendront à avoir un mouvement radial vers l'intérieur relativement plus grand'et un déplacement axial comparativement plus faible. L'alésage tendra alors à avoir un accrochage plus important sur la paroi du tube qui se trouvera davantage comprimée mais légèrement plus entaillée.
A l'extrême opposé, dans l'exemple inverse, si le pont 9 est plus faible dans sa résistance au raccourcissement axial et que le tube fort et rigide résiste davantage au coupage de l'arête et si l'anneau présente une résistance à la déformation relativement élevée, alors l'arête aura tendance à avoir un déplacement axial plus important ou trop important avec un entaillage trop léger oq marne tellement peu d'entaillage que l'alésage 13 peut ne pas engager la paroi du tube sauf tout près de la ligne de l'arête 12. Pour l'application de l'invention, les pièces doivent être choisies de formes et dimensions favorables pour le rôle qu'elles ont à jouer d'après la description ci-dessus.
La résistance idéale offerte par le pont 9 à un déplacement axial de Il.-Arête 12, dans cette forme d'exécution de l'invention, sera quelque peu plus grande que celle qui serait nécessaire pour que l'arête se déplace vers l'avant et vers l'intérieur dans la surface d'un cône de 15 , celle par exemple qui correspondrait à sa pénétration et son déplacement dans la surface d'un cône de 20 à 25 et en conséquence la portion avant de l'alésage 13 tendra à porter sur la surface extérieure du tube qui a été découpée et résistera à la composante radiale de force qui tend à approfondir l'entaille.
Il y aura un effet d'accrochage sur le tube et d'amortissement des vibrations dans la paroi du tube qui sera important et efficace.
Comme il est représenté fig. 3, il est préférable que la partie antérieure de l'alésage 13 correspondant à moitié ou 3/4 de sa longueur prenne un accrochage énergique sur la paroi extérieure du tube derrière l'entaille une fois le joint terminé. La solidité de l'accrochage tend à être plus grande au voisinage de l'arête pour diminuer progressivement en allant vers l'extrémité arrière du contact entre l'alésage et le tube.
Une forme modifiée de l'invention est représentée dans les fig.
5 et 6, avec emploi des mêmes chiffres de référence. Cette forme diffère de la forme précédente par certains détails de l'élément d'accouplement E' qui correspond à l'élément E décrit sauf que, dans E', l'anneau 10a comporte un
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alésage 13a-13b différent de 13. D'autre part, le manchon et la portion formant pont 9a sont en prolongement et se terminent à l'extrémité avant de l'élément par une face biseautée 19 qui est, de préférence, durcie et se termine vers l'extérieur par une arête coupante 20 adaptée pour entailler dans la face arrière 2' du corps 2 pour s'y constituer un siège (fig. 5 et 6).
La partie avant 13a de l'alésage de l'anneau 10a peut correspondre exactement à l'alésage 13 de l'élément E, formant une surface conique à 15 , et cette surface étant durcie au voisinage de l'arête coupante 12 et vers l'arrière. Cette portion conique 13a de l'alésage de l'anneau peut s'étendre vers l'arrière à partir de l'arête coupante sur 1/3 à 1/2 de la longueur totale de l'alésage et au delà l'alésage peut prendre une forme cylindrique 13b coaxiale à l'alésage conique 13a et à l'ensemble de l' élément .
Par ailleurs,l'anneau 10a correspond exactement à l'anneau 10 décrit ci-dessus.
Le manchon et le pont 9a correspondent dans leur ensemble au pont 9 ci-dessus, sauf que, dans cette forme de réalisation de l'invention, il est préférable que la paroi soit d'épaisseur régulière uniforme tout le long et se termine à son extrémité antérieure par l'arête coupante durcie mentionnée ci-dessus.
Pour la réalisation et l'utilisation de cette forme de réalisation de l'invention, les pièces jouent sensiblement le même rôle que celui décrit ci-dessus sauf que l'arête 20 à l'extrémité avant du manchon devra , sous l'effet de la pression de l'écrou, découper son propre siège dans la face d'appui 2' du corps B en vue de réaliser un joint étanche et d'augmenter la résistance à l'extension radiale par son accrochage à encoché avec la face arrière du corps. Sous la même influence des efforts et des déplacements de l'écrou, l'anneau 10a se déplacera axialement vers l'avant et radialement vers l'intérieur en amenant son arête de coupe 12 en engagement avec la surface extérieure du tube T,ces déplacements étant facilités par l'élasticité du manchon et du pont 9a comme il a été dit plus haut.
Dans cette forme de l'invention, cependant, lorsque les pièces sont proches des positions représentées fig. 6, la portion cylindrique 13b de l'alésage de l'anneau 10a viendra en contact avec une longueur correspondante de la surface extérieure du tube T et, comme le tube est engagé plus solidement et plus facilement par cette portion cylindrique de l'alésage, toute déformation plus poussée de l'anneau 10a cessera brusquement. Cet effet d'application de butée se traduit par une augmentation brusque du couple de torsion, et signale la réalisation de la jonction.
Il donne également un accrochage solide, amortisseur de vibrations, de toute la longueur de la portion de l'anneau 10a sur le tube sur une plus grande surface que celle qu'on peut obtenir dans la forme d'invention décrite plus haut pour une mens profondeur d'entaille.
Comme il est indiqué dans la fig. 6, l'effet de butée qui est obtenu par engagement entre la portion cylindrique 13b de l'alésage de l'anneau 10a et le tube est de préférence simultané à la butée de l'extrémité arrière du manchon ou du pont 9a sur la nervure R et la partie adjacente du tube. La butée de l'anneau,cependant, n'a pas besoin d'être simultanée à la butée de l'extrémité arrière de l'alésage du manchon, du fait que, en redisant le diamètre de l'alésage 13b par rapport à l'alésage 11 du manchon, la butée peut se produire exclusivement par l'anneau, limitant ainsi la profondeur d'entaillage et arrêtant l'opération de coupe avant que le pont ou le manchon 9a soit nécessairement cambré jusqu'au degré indiqué dans la fig. 6.
De même, le manchon 9a n'a pas besoin d'être placé pour limiter obligatoirement la dimension radiale de la face 14 dans l'intention de limiter la dimension du pont R, mais il peut joindre la face avant de l'anneau 10a à un emplacement différent qui n'a pas besoin d'être nécessairement choisi en fonction de l'action de butée du manchon ou du pont.
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Dans le raccord représenté sur les figures 12, 13, 14, le corps B présente un alésage interne 2 correspondant à l'intérieur du tube T, et un épaulement 4 contre lequel porte l'extrémité du tube T. A la suite de l'épaulement 4, le corps présente une embouchure 3 évasée, s'ouvrant vers l'arrière et de préférence conique.
Le corps peut également présenter un filetage extérieur mâle correspondant au filetage femelle de l'écrou N. Ce dernier présente un alésage 5 disposé vers l'arrière et à travers lequel passe le tube T.
L'écrou N présente un épaulement 6, incliné, de préférence conique, s#étendant vers l'avant et vers l'extérieur par rapport à l'alésage 5 de l'écrou. Entre ce dernier et l'embouchure 3 du corps, l'élément d'accouplement E est contraint d'effectuer le maintien et la jonction étanche du tube lorsque l'écrou et le corps sont rapprochés à force sous l'effet du filetage. Il est entendu que l'écrou et le corps peuvent présenter l'une quelconque des nombreuses formes et configurations externes, y compris les formes habituelles à flasques.
L'élément d'accouplement E présente la forme d'un anneau susceptible d'entourer le tube T près de l'extrémité de celui-ci, mais légèrement en arrière, et possède une partie annulaire arrière 10 épaisse présentant un alésage interne 9 pratiquement cylindrique dont le diamètre permet un ajustement à glissement sur l'extérieur du tube T.
L'élément d'accouplement E comprend également un manchon ou pont 11 s'étendant vers l'avant et d'épaisseur relativement faible, présentant, un alésage interne ou contre-alésage 15,de diamètre sensiblement plus grand que l'alésage 9, qui se termine à son extrémité arrière par un épaulement radial ou face 14 qui est de préférence inclinée vers l'arrière et vers l'extérieur, et possède une forme sensiblement conique inclinée d'environ 80 par rapport à l'axe de l'alésage 9, c'est-à-dire inclinée d'environ la vers l' arrière. De préférence, les parties en forme de manchon et en forme d'anneau de l'élément E sont en une seule pièce, et) dans de nombreux cas,
peuvent être tournés à partir d'une barre brute d'usinage ou d'un manchon tubulaire possédant ou susceptible d'acquérir les caractéristiques variables de résistance et dureté telles qu'elles seront plus complètement décrites plus loin. L'élément E comprend également une partie annulaire 19, s'étendant vers l'arrière et d'épaisseur relativement faible, formant partie intégrante de l'anneau à sa partie arrière la plus petite et ayant son alésage dans le prolongement de l'alésage 9 de la partie annulaire.
La partie annulaire de l'élément E comprise entre le manchon 11 et le prolongement 19, est sensiblement aussi longue qu'épaisse et présente, vers l'arrière et ;vers l'extérieur, un épaulementprofilé plat ou surface 7, de préférence sensiblement conique, et plus inclinée que l'épaulement 6 de l'écrou N auquel elle est juxtaposée et avec lequel elle agit en coopération (fig. 12 et 13). Alors que la surface 6 de l'écrou N est inclinée d'environ 300 par rapport à l'axe de l'écrou, la surface 7 de l'anneau 10 peut et doit de préférence être inclinée d'environ 45 , de manière que la surface 7 de l'asseau présente, par rapport à la surface 6, une différence angulaire d'environ 15 .
Cette différence angulaire est en relation avec l'inclinaison de la face 14, et, bien que les valeurs spécifiques de ces angles puissent être sensiblement modifiées, la relation entre eux est, de préférence, avantageusement conservée. Cependant, lorsque la relation de l'angle d'inclinaison est réduite par rapport à la différence angulaire, l'inclinaison tend à devenir négative à la fin de l'opération d'entaillage, chose qui n'est pas nécessairement désavantageuse spécialement avec des tubes de matériaux relativement tendres.
Au contraire, une augmentation de l'angle, d'inclinaison de la face préconisée par les machinistes, tend à faciliter l'action d'entaillage, décrite plus complètement plus loin, aux dépens cependant de la résistance de l'arête coupante ou mèche. Les valeurs absolues ou effectives des angles
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des surfaces 6 et 7 respectivement peuvent également être modifiées par exem- ple de 5 en plus ou en moins, en changeant ou sans changer l'angle différentiel entre elles,mais en conservant, de préférence,un angle différentiel de valeur suffisante pour les raisons citées plus haut.
Un aplatissement de l'angle des surfaces 6 et 7 augmente, toutes choses égales d'ailleurs, la composante radiale par rapport à la composante axiale de l'action exercée par l'écrou sur l'anneau, et augmente la supériorité mécanique de l'écrou sur l'anneau,tout en demandant un plus grand nombre de tours d'écrou par rapport à l'augmentation de travail effectuée sur l'élément d'accouplement, chose souvent utile lorsqu'on a à faire à des tubes qui sont difficiles à entailler et accrocher. L'inverse se produit si les angles des surfaces 6 et 7 sont rendus plus inclinés.
La partie annulaire 10 présente également une courte surface extérieure cylindrique dont l'extrémité arrière vient à la rencontre de l'épaulement 7 pour former un angle extérieur arrière, ou butée 8, qui est disposée pour avoir un contact initial pratiquement exclusif avec l'épaulement profilé 6 de l'écrou N. A l'extrémité intérieure avant de l'anneau 10, comme on le voit sur la section transversale, la surface inclinée 14 vient à la rencontre de l'alésage 9 pour former une arête coupante 12 circulaire et aiguë.
A son extrémité adjacente à l'arête 12, et sur une surface limitée en arrière de ce point, la surface de l'alésage 9 est, de préférence, une surface durcie, comme il est indiqué par des hachures en 13, sur une profondeur d'environ 0,025 à 0,075 millimètres.
Cette surface durcie, adjacente à l'arête 12, donne à cette arête les caractéristiques désirables pour entailler le tube et créer de plus un serrage désirable de l'arête et du corps de l'anneau adjacent, sans causer ni tendre à provoquer aucune fracture ni détérioration de l'anneau ou de son arête, tandis que ce dernier est serré et que l'opération d'entaillage est poursuivie. L'arête 12 s'étend de préférence un peu vers l'arrière par rapport à la partie extrême avant et extérieure de l'anneau 10, et elle est située, près dans le sens radial, et loin dans le sens longitudinal; par rapport à l'arête annulaire 8 de l'anneau.
Ceci a pour résultat que, lorsque la jonction est terminée, l'arête 8 tend à recouvrir l'arête 12, en sorte que l'anneau après jonction comme indiqué sur la figure 13 tend à présenter son épaisseur radiale maximum à l'aplomb de l'arête 12.
La partie en forme de manchon 11 ou pont de l'élément E est, de préférence, 50 à 75% plus longue que l'anneau 10 et son épaisseur est d'environ 1/3 à 1/4 de l'épaisseur de cet anneau 10. L'angle extérieur avant du manchon 11 est de préférence arrondi pour que le contact avec l'embouchure évasée 3 du corps soit à glissement doux et non abrasif.
La partie extrême avant du manchon présente de préférence une face radiale, qui vient couper l'extrémité avant de l'alésage 15 sous un angle peu incliné, de préférence environ 90 ou un peu moins, pour former une arête coupante aiguë 17, semblable à l'arête 12, mais ayant, de préférence, une inclinaison moins accentuée pour rencontrer moins de résistance que l'arête 12 dans son action d'entaillage. De préférence, la surface de l'alésage 15 immédiatement adjacente à l'arête 17 et vers l'arrière, est une surface durcie en 18, de façon analogue à la surface durcie 13 adjacente à l'arête 12 décrite plus haut.
La matière dans laquelle peut être fabriqué l'élément d'accouplement peut être choisie parmi un ensemble considérable, dépendant en partie du matériau et des caractéristiques du tube à accoupler, aussi bien que des matériaux que l'on désire utiliser pour l'écrou et le corps.
Pour l'élément d'accouplement, on utilise un acier qui est aisément usinable et qui admet le durcissement de surfaces en toutes parties de l'élément d'accouplement,; y compris le manchon de l'élément E aussi bien que l'arête ou les arêtes coupantes, sans diminution néfaste de la flexibilité et malléabilité des parties flexibles et malléables, caractéristiques du mode d'opération de l'élément d'accouplement.
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On ne produit pas nécessairement de durcissement de l'élément d'accouplement autrement que par le durcissement dû à l'usinage nécessaire, pour autant que son ou ses arêtes coupantes sont plus dures que le tube à entailler. Avec de l'acier ou d'autres tubes plus durs, la surface entièrement durcie en acier de l'élément d'accouplement fournit des arêtes coupantes satisfaisantes et empêche la malléabilité désirable des autres parties de l'élément. Lorsqu'on utilise un corps, un écrou et un tube en aluminium ou un corps et un écrou en acier ou en laiton et un tube en cuivre par exemple, l'élément d'accouplement peut être fabriqué avec un tel acier et non durci pour autant que sa dureté est plus grande que celle du tube qui doit être accouplé.
Avec des tubes d'acier, on peut utiliser un élément d'accouplement en acier de dureté comparable, mais facilement usinable, lequel, après avoir été usiné et formé, est soumis à un durcissement sur une petite zone, de préférence seulement sur la surface adjacente à l'arête (surfaces 13 et 18), par cyanuration et carbo-nitruration, pour obtenir une zone de l'ordre de 0,025 à 0,050 millimètres de profondeur.
Le durcissement de la surface peut être limité aux zones 13 et 18 par un léger plaquage de cuivre sur tout l'élément et en grattant ensuite le plaquage sur les surfaces 13 et 18 avant de soumettre l'élément à un traitement de durcissement de surface, limitant ainsi sensiblement le durcissement à ces zones et aux arêtes coupantes. Bien que cette manière de localiser le durcissement soit citée avec référence spéciale à l'accouplement de tubes en acier, il n'y a pas lieu de se limiter à cet exemple de durcissement pour cette utilisation spécifique ou pour toute autre, mais il est cité comme illustration des préceptes et enseignements de l'invention.
Pour faciliter la compréhension et la pratique de l'invention, un exemple de dimensions et de proportions des parties de l'élément d'accouplement est donné ci-après, en manière d'illustration et d'exemple :
Pour un tube de 12,5 mm de diamètre extérieur, l'alésage 9 excède seulement 12,5 mm de la quantité nécessaire pour tenir compte des tolérances commerciales du tube et de l'élément d'accouplement pour obtenir un glissement doux. Le diamètre extérieur de l'anneau est d'environ 17 mm.
La longueur du manchon 11 sur la surface extérieure est d'environ 3 à 4 mm, et mesurée entre l'arête 17 et la surface 14 d'environ 3,6 à 4,3 mm. La profondeur radiale du manchon 'tau-dessus" de l'arête 12 et de l'alésage 9, et "audessus" de l'extérieur du tube dans le premier exemple, est d'environ 0,8 mm, l'épaisseur du manchon d'environ 0,45 à 0,5 mm, et l'intervalle entre l'extérieur du pont et le diamètre extérieur de l'anneau est d'environ lmm. La surface cylindrique extérieure de l'anneau est longue d'environ 0,8 à 1 mm, la longueur totale de l'anneau étant d'environ 2 mm 5 à 3 mm et le prolongement 13 s'étendant, de préférence, d'environ 0,8 à 1 mm vers l'arrière par rapport à l'anneau et étant épais d'environ 0,4 à 0,5 mm.
Comme procédé empirique, la longueur moyenne de l'anneau peut être prise approximativement égale à son épaisseur maximum. Pour des tubes de plus grande ou de plus petite dimension, toutes les dimensions indiquées ci-dessus ne doivent pas, ou ne doivent pas nécessairement être modifiées proportionnellement. Par exemple, pour effectuer un accouplement avec un tube de 25 mm, 4, les alésages et les diamètres extérieurs de l'anneau et du manchon peuvent être approximativement doublés par rapport aux dimensions correspondant à 12 mm 7, mais la longueur totale de l'élément peut n'être que modérément accrue, et la longueur et l'épaisseur du manchon, ainsi que sa distance au tube, peuvent garder les mêmes valeurs que pour 12,7 mm, cependant que le diamètre moyen du pont doit être approximativement doublé.
Dans cette réalisation de la forme préférée de l'invention, lors-' que l'écrou N est contraint d'avancer vers le corps B, l'embouchure évasée 6 de l'écrou vient rencontrer l'angle ou butée 8 de l'anneau, poussant l'élément d'accouplement E vers l'avant en direction du corps, cependant que l'angle extérieur avant 16 du manchon vient rencontrer l'embouchure évasée 3 du corps et tend par là à être comprimé, et, par sa résistance à cette
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compression, résiste pour autant à tout mouvement axial vers l'avant de l'ensemble de l'élément d'accouplement E. Un couple non compensé se développe alors entre l'arête et la jonction du manchon avec l'anneau, qui tend à faire tourner l'anneau dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme il est indiqué sur les fig. 12 et 13.
Lorsque les parties ont les proportions indiquées plus haut, cette résistance initiale du manchon au mouvement axial de l'élément, ne provoque pas de rotation sensible de l'anneau capable d'amener l'arête 12 en contact ou contact effectif d'entaille avec la surface extérieure du tube. La continuation vers l'avant du mouvement de l'écrou en direction du corps fait progresser vers l'avant l'ensemble de l'élément d'accouplement E et augmente la compression progressive de l'extrémité avant du manchon tout en faisant croître la réaction entre l'extrémité arrière du manchon et l'anneau jusqu'à ce que l'extrémité avant du manchon soit suffisamment comprimée pour que l'arête 17 vienne en contact avec la paroi du tube (voir fig. 13).
Alors, l'arête 17 tend à commencer à entailler le tube et provoque l'apparition d'une résistance supplémentaire importante à l'avancement axial du manchon vers l'avant, et, en conséquence, le manchon offre une nouvelle résistance au mouvement vers l'avant de la partie inférieure moyenne de l'anneau en forçant l'anneau à effectuer son mouvement de rotation et à commencer à entailler le tube par l'intermédiaire de l'arête 12 un petit peu en arrière de la position indiquée sur la figure 13.
La continuation vers l'avant du mouvement de l'acrou en direction du corps provoque maintenant l'entaillage profond du tube par l'arête 17 qui tend à découper en tournant une nervure R I en avant de l'extrémité avant du manchon, cette action de découper en tournant ou de tendre à découper rapidement la nervure R 1 accroissant la résistance de l'extrémité avant du manchon à tout nouveau déplacement axial vers l'avant. La rapidité avec laquelle saccroit cette résistance dépend, en grande partie, de la forme de la face extrême avant du manchon.
Il est préférable que l'arête 17 soit telle que cette arête effectue un découpage annulaire relativement petit, mais complet qui augmente la résistance de l'extrémité avant du manchon à tout mouvement axial, au point de provoquer la déviation vers l'intérieur ou bouclage de l'extrémité arrière du manchon, la rotation de l'anneau et l'action d'entaillage du tube par l'arête 12.
Le manchon 11 est résistant suivant son axe, et faible radialement, c'est-à-dire assez résistant pour développer, sous l'effet d'une com- pression axiale, un couple non compensé entre ses points de réaction sur , l'anneau, et l'arête 8 pour provoquer la rotation de l'anneau vers l'avant et vers l'intérieur,alors que l'extrémité avant du manchon est assez résistante pour s'opposer à tout mouvement axial, et possède toutefois une résistance assez faible pour subir une déviation vers l'intérieur, ou bouclage, au voisinage de l'anneau. La rotation de l'anneau, la compression de l'arête coupante 2 et le début d'entaillage du tube par l'arête 12 sont ainsi facilités.
Le contact d'entaillage entre l'arête 12 et le tube offre nécessairement une résistance à tout mouvement vers l'avant, qui augmente progressivement. La résistance mesurable de l'extrémité arrière du manchon partiellement déviée et bouclée, à tout libre mouvement d'ensemble de l'anneau, empêche une action mécanique plus importante de l'arête 12 sur le tube, et provoque la rotation progressive de l'anneau, la compression de l'arête, le mouvement combiné radial,vers l'intérieur et vers l'avant, de l'arête dans le tube, et le découpage de la nervure R 2 d'une dimension appréciable, le long de la surface inclinée 14. La rotation de l'anneau est accompagnée par un mouvement de glissement vers l'avant de l'écrou et de son épaulement profilé 6 sur l'arête 8 de l'anneau,
agissant sur la partie angulaire de l'an- neau vers l'avant et la comprimant, et sur l'arête coupante vers l'intérieur et la faisant avancer vers l'avant. La continuation du mouvement vers l'avant de l'écrou en direction du corps, provoque l'action d'entaillage de l'arête 12; découpant la nervure R 2 et bouclant l'extrémité arrière du manchon vers l'in-
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térieur sur le tube et la nervure et limitant la nervure sous l'extrémité arrière bouclée du manchon jusqu'à ce que les parties atteignent sensiblement la position indiquée sur la figure 13. Pendant ce temps, l'anneau effectue son mouvement de rotation jusqu'à ce que pratiquement la totalité de son épaulement 7 soit venu en contact total avec l'épaulement 6 de l'écrou.
En même temps que ces actions qui viennent d'être décrites, l'extrémité avant du manchon continue à exercer son action d'entaillage sur le tube par l'intermédiaire de l'arête 17, et établit en contact étanche aux fluides entre l'embouchure évasée 3 du corps et le tube. La rotation de l'anneau provoquée par l'écrou N, est accompagnée d'un mouvement relatif différentiel de l'écrou et de l'anneau. L'écrou dépasse l'anneau dans son mouvement axial vers l'avant et, parmi d'autres détails indiqués plus haut, l'épaulement profilé 6 de l'écrou vient en contact avec l'angle arrière extérieur du prolongement arrière 19 de l'élément d'accouplement E, déviant et comprimant ce prolongement jusqu'à provoquer, en arrière de l'anneau, un accrochage du tube solide, portant sur une grande surface et résistant aux vibrations..
Comme' résultat des actions diverses provoquées par la déforma- tion de l'élément d'accouplement E ci-dessus décrit, les deux nervures R 1 et R 2 formées en avant des entailles effectuées par les arêtes 12 et 17, ont été découpées en maintenant le tube avec une grande force contre l'action, de pressions d'expansion qui tendent à faire reculer le tube en dehors du corps.
De même, une étroite étanchéité aux fluides est obtenue entre l'extrémité avant du manchon et l'embouchure évasée du corps, et le tube est maintenu premièrement par un accrochage étanche de compression derrière l'arête 17 par l'extrémité avant du manchon, deuxièmement par un accrochage étanche de compression par l'extrémité arrière déviée du pont lequel, de plus, limite, accroche et comprime la nervure R 2. troisièmement par un accrochage étanche de compression derrière et par l'arête 12, quatrièmement par un accrochage de compression entre le corps de l'anneau comprimé et le tube, et cinquièmement par un accrochage de compression solide et accru entre le prolongement arrière 19 et le tube.
Au total, l'élément d'accouplement E agit pour provoquer un accrochage sensiblement continu du tube sur toute la longueur de l'élément, augmenté par deux entailles dans le tube, et devient ainsi avantageusement partie intégrante du tube pour renforcer l'accouplement de ce dernier avec le corps dans l'étreinte mutuelle de l'écrou et du corps. Comme il est indiqué sur la figure 13, une portion moyenne du manchon 11 n'est pas en contact avec le tube, mais, si l'on désire un contact étroit et continu sur toute la longueur de l'élément E, on peut l'obtenir en utilisant un manchon un peu plus court.
Dans la variante de l'invention, représentée sur les figures 15, 16 et 17, les parties et portions de parties analogues à celles décrites plus haut sont répérées par les mêmes lettres ou numéros de référence. Ainsi, l'écrou N et le tube T peuvent être pris identiques à ceux décrits plus haut, mais, dans cette forme de réalisation de l'invention, le corps B' et l'élément d'accouplement E' subissent certaines modifications caractéristiques.
Le corps B' correspond au corps B, et a le même rôle vis-à-vis de l'écrou N et les mêmes alésages 2 et épaulement 4 contre lequel l'extrémité du tube T vient buter. Mais il se différencie du corps B en ce que l'embouchure évasée 3a du corps B' est plus courte et plus inclinée, en sorte que, si l'embouchure 3 du corps B est inclinée d'environ 20 , l'embouchure évasée 3a du corps B' peut être inclinée d'environ 35 à 40 .
L'élément d'accouplement E' correspond sensiblement à l'élément d'accouplement E dans les parties arrière de ce dernier, mais il est modifié quant aux parties avant qui ont un rôle particulier à jouer en concours avec l'embouchure évasée 3a du corps B'. L'anneau, c'est-à-dire sensiblement la moitié arrière 10a de l'élément d'accouplement E'.
correspond sensiblement à la portion annulaire 10 de l'élément d'accouplement E, sa configuration externe, en avant de l'arête annulaire 8, se fondant rapidement en la surface conique externe de la portion avant 21 de l'élément E', disposée en coin an-
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nulaire et en porte-à-faux. De préférence, l'angle et l'arête 12 sont plus près d'être alignés radialement que dans l'élément E.
D'un autre côté, la portion annulaire 10a présente la même arête coupante 12, la même face inclinée 14, la même surface durcie 13, le même alésage 9, le même épaulement 7 profilé à 45 vers l'arrière et l'extérieur et le même angle extérieur 8, tous ces éléments étant reliés sensiblement de la même manière, pour accomplir sensiblement les mêmes offices et fonctions dans l'élément E' que dans Isolément E. Dans cette réalisation modifiée de l'invention, le prolongement 19 est ajouté à l'extrémité arrière de l'anneau 10a dans et pour les mêmes buts et avec les mêmes effets que ceux décrits plus haut.
La portion en forme de coin 21 comprend une partie de l'élément E' s'étendant intégralement vers l'avant et faisant partie intégrante de la portion annulaire 10 a de ce dernier, présentant une surface extérieure 24 effilée et de préférence conique, inclinée d'environ 20 à 25 sur l'axe de l'alésage 9 et d'un angle sensiblement plus faible que l'inclinaison de l'embouchure évasée 3a du corps intérieurement, la portion 21 en forme de coin et en porte-à faux présente un alésage conique 25 s'ouvrant vers l'extérieur et vers l'avant, dont la surface est inclinée d'environ 5 à 10 sur l'axe de l'alésage 9, et qui vient rencontrer la surface inclinée 14 à son extrémité arrière. Cette portion 21 possède, à son extrémité arrière, un diamètre correspondant sensiblement au diamètre de l'alésage 15 de l'élément E, ou un peu plus petit.
La. portion en forme de coin 21 présente une longueur axiale, mesurée en avant de la surface 14, approximativement égale à la longueur de l'anneau 10a mesurée à partir de la surface 14 jusqu'à l'extrémité avant du prolongement 19 et dont la forme en coin, vue en partie en section transversale s'adapte à la partie annulaire 10a de l'élément d'accouplement (fig. 15 et 16).
L'extrémité avant de la portion 21 est arrondie vers l'extérieur comme en 26, pour obtenir un contact initial à glissement doux avec l'embou- chure évasée 3a du corps, et, dans cette réalisation modifiée de l'invention, il est préférable que l'extrémité avant intérieure de la portion 21 soit arrondie vers l'intérieur comme en 27, au lieu d'être aiguisée comme en 17 dans l'élément E,bien que, au contraire, l'extrémité avant intérieure de la portion 21 puisse présenter une arête durcie aiguë correspondant à l'arrête 17 et une zone de surface durcie correspondant à la zone 18 de l'élément E.
L'extrémité arrondie avant de la portion 21 en forme de coin et en porte-à- faux, possède un diamètre extérieur calculé pour entrer franchement dans l'embouchure évasée 3a du corps (fig. 15), avant la déformation contrainte de l'élément d'accouplement. L'évasement vers l'extérieur de l'alésage conique 25 permet un angle correspondant de roulement accru de la partie annulaire 10a, et, par la même, de l'élément entier E' avant que la portion 21 ne "bute" ou vienne en contact du tube (fig. 16).
L'action d'accouplement et le mode d'opération de ce mode de réalisation de l'invention correspond en partie à la réalisation décrite plus haut avec la différence que, lorsque l'écrou N vient forcer l'élément d'accouplement E' vers l'avant par rapport au corps B' et au tube T, par un contact à force de l'épaulement 6 de l'anneau et de l'angle 8 de l'élément d'accouplement, l'extrémité avant de la portion 21 de l'élément d'accouplement est immédiatement soumis à une compression et forcé à se dévier vers l'intérieur, et tend immédiatement à faire tourner la partie annulaire 10a vers l'avant et vers l'intérieur,
en combinaison avec le couple simultané non compensé produit sur la partie annulaire par la force exercée par l'écrou sur l'arête 8 et la résistance à tout mouvement axial vers l'avant exercée par la portion en forme de coin et transmise à la partie annulaire. Ainsi, immédiatement après que les différentes parties ont été amenées en contact initial d'action, comme représenté sur la figure 15, le mouvement vers l'avant, la rotation et la compression de l'arête de l'anneau 10a sont provoqués lorsque l'écrou commence à se mouvoir selon l'axe par rapport à l'anneau et que le coin 21 est comprimé et tourne avec l'anneau, cependant qu'il est introduit à force dans l'embouchure évasée du corps.
Une caractéristique de cette réalisation de l'invention est que tout l'élément E' subit un mouvement de rota-
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tion vers l'avant, provoqué et accompagné par l'arête 12 dans son mouvement axial vers l'avant et radial vers l'intérieur et dans son action d'entaillage du tube.
L'arête coupante 12 est ainsi immédiatement contrainte d'entailler la paroi du tube et de découper une nervure R2 de dimension appréciable qui, lorsque l'entaille atteint la profondeur désirée, se trouve bloquée en-dessous de la portion en coin 21 comprimée vers l'intérieur à l'extrémité avant de l'alésage de celle-ci, cependant que l'extrémité avant de la portion 21 de l'élément d'accouplement est contrainte de comprimer et d'accrocher l'extérieur du tube en avant de la nervure, en sorte que pratiquement toute la longueur de l'alésage 25 produit un accrochage étanche de compression sur l'extérieur du tube et la nervure nouvellement découpée. En même temps, les portions extérieures avant de la partie 21 établissent une zone d'effort étendue et solide et un accrochage étanche aux fluides avec l'embouchure évasée 3a du corps.
Dans le même temps, l'écrou N a dépassé l'anneau en amenant l'épaulement 7 de l'anneau en contact sensiblement total avec l'épaulement 6 de l'écrou, et en comprimant l'anneau, non seulement selon,le contact d'entaillage indiqué plus haut, mais également selon un contact solide d'accrochage par compression avec ce tube tout le long de l'alésage de l'anneau, augmenté par le contact solide entre le prolongement arrière 19 et l'extérieur du tube à la partie arrière de l'élément d'accouplement, sensiblement comme décrit plus haut avec référence aux mêmes parties de l'élément d'accouplement.
Lorsque l'élément d'accouplement E' a été déformé dans les conditions indiquées par la figure 5, il a effectué un contact d'entaille et de verrouillage du tube au moyen de l'arête 12 et il a fourni pour le tube un accrochage étanche de compression, résistant aux vibrations et amortissant sur toute la longueur de l'élément d'accouplement. Extérieurement, l'élément d'accouplement est accroché et comprimé sensiblement sur toute la longueur par l'embouchure évasée du corps et l'épaulement profilé de l'écrou. Enfin, l'élément E' tout entier a son diamètre réduit tandis que sa forme et sa position sont contraintes de changer (cf fig. 15-16).
Dans ce mode de réalisation de l'invention, l'action d'accouplement est plus rapide par rapport au mouvement axial de rotation de l'écrou que dans le mode de réalisation de l'invention décrit plus haut et l'élément d'accouplement et l'écrou dans leur forme modifiée ont donc tous deux une dimension longitudinale plus petite. Dans cette réalisation de l'invention de même que dans la réalisation précédente cependant, la profondeur de l'entaille effectuée par l'arête 12 est volontairement limitée par la butée des parties intérieures adjacentes de l'élément d'accouplement sur la paroi extérieure du tube, ce qui se traduit par une augmentation brusque du couple de torsion qui indique à l'opérateur que l'action d'accouplement et la jonction des différentes parties sont terminées.
Dans les deux modes de réalisation de l'invention, on obtient effectivement une jonction et un accouplement solides et propres avec un couple de torsion limité et une grande sécurité. On peut utiliser et choisir les mêmes sortes de matériaux pour fabriquer les différentes parties de cette réalisation de l'invention, comme décrit plus haut, et on peut les traiter de la même manière pour les mêmes buts et avec les mêmes ou sensiblement les mêmes avantages.
Le raccord représenté sur les fig. 8 à 10 comporte un corps B fileté extérieurement sur l'extrémité arrière duquel le tube T doit être accouplé et jonctionné par la coopération de l'écrou N à filetage intérieur.
Entre cet écrou et le corps, est emmanché à force l'élément d'accouplement E qui s'accroche de façon étanche sur le tube, et entre en relation de jonction étanche avec l'extrémité arrière du corps. Le corps B présente un alésage 1 en prolongement de l'alésage du tube T et de même diamètre intérieur que celui-ci.
La face arrière 2 du corps peut, conformément à l'invention, être essentiellement plane et unie et être normale à l'axe de l'alésage du corps, ce qui facilite la réalisation d'un accouplement jointif très resser-
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ré sur lui-même. La face arrière 2 du corps sert de butée longitudinale ou axiale pour l'extrémité avant du tube T, l'empêchant d'exécuter un déplacement axial vers le corps et sert également de butée pour l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E en maintenant l'extrémité avant de l'élément contre tout déplacement axial vers l'avant.
L'écrou N présente un alésage 3 coaxial à l'axe de l'alésage du corps et coaxial au tube et enserrant le tube exactement mais librement, et pour la coopération caractéristique de l'invention, l'écrou présente une face inclinée dirigée vers l'avant, de préférence en forme de siège conique femelle ou épaulement profilé 6, pouvant venir en engagement avec l'épaulement mâle complémentaire 7 de moindre inclinaison prévu sur l'extrémité extérieure arrière de l'élément d'accouplement E. De préférence, l'épaulement femelle 6 de l'écrou est incliné à environ 25 à 30 , tandis que l'épaulement mâle 7 de l'élément d'accouplement est incliné à 45 en vue de créer une différence angulaire d'environ 15 à 20 destinée à faciliter l'emmanchement de l'élément et son engagement avec le- tube tel qu'il sera décrit plus loin.
L'écrou N et le corps B sont représentés dans leurs formes conventionnelles habituelles, mais les termes écrou et corps s'étendent à des pièces ou organes équivalents tels que corps à bride ou anneau de bride, tels que bride ayant à l'arrière une face correspondant à la face 2 et anneau de bride ayant un épaulement profilé correspondant à l'épaulement 6, l'un et l'autre destinés à coopérer avec l'élément E et le tube T comme dit plus haut et comme il sera indiqué plus loin.
L'élément d'accouplement E comprend une partie annulaire relativement épaisse 10, comportant la surface 7 inclinée vers l'extérieur et vers l'arrière, et de préférence conique mentionnée ci-dessus, et comprend une partie allongée vers l'avant tubulaire ou un manchon à paroi relativement mince 11 avec une portion annulaire plus épaisse 8 servant d'ancrage ou de butée à son extrémité avant. L'anneau coopère avec l'écrou, et la partie d'ancrage de l'extrémité du manchon coopère avec le corps.
Les parties annulaires et de manchon sont, de préférence, d'une seule pièce comme représenté, venues solidaires à partir d'une barre ou d'un tube, de manière à posséder ou pouvoir acquérir les qualités de force élastique et de résistance nécessaires dans le manchon et les qualités de déformation par striction et de dureté nécessaires dans l'anneau, cela en vue de remplir les rôles qui caractérisent l'invention.
La fonction principale de l'anneau est de s'accrocher et maintenir le tube T avec une prise énergique et de préférence égalenent avec une jonction étanche. La fonction principale du manchon est :en premier lieu, d'offrir une résistance axiale suffisante au déplacement de l'anneau lorsque celui-ci est en prise avec l'écrou, et cela en vue de créer des composantes de force,agissant radialement vers l'intérieur, entre l'écrou et l'anneau, de manière à pro@oquer le resserrement de l'anneau et de son arête coupante 12 ;
en second lieu, de céder élastiquement à la fois radialement et axialement pour permettre et provoquer un déplacement, axial vers l'avant et radial vers l'intérieur, de l'arête coupante dans la paroi du tube, de sorte que l'arête puisse découper en tournant une nervure R de dimension suffisante (figure 10). En même temps, le manchon réagit entre l'écrou et le corps et réalise un joint étanche au fluide avec la face arrière du corps, et, comme la partie en manchon est raccourcie et courbée vers l'intérieur (figures 9 et 10), elle forme un joint étanche au fluide avec la nervure R et la position voisine de la paroi du tube.
Inversement et complémentairement, les fonctions de la partie annulaire comprennent la transmission, de l'écrou au manchon, des composantes radiales de forces qui assurent le joint étanche entre la face frontale, de préférence plane,de la partie d'ancrage du manchon et le corps. Il est ainsi possible de raccourcir le manchon et de transmettre des composantes de forces radiales de l'écrou sur l'extrémité arrière du manchon pour forcer celle-ci à céder élastiquement vers l'intérieur et se
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plier en conséquence de son raccourcissement pour entrer en relation de jonction étanche et d'accrochage avec le tube et la nenvure.
Une autre fonction du manchon est de s'appliquer sur le tube et la nervure de manière à augmenter énergiquement la résistance au déplacement de l'écrou et de l'anneau, limitant ainsi, une fois qu'il a été recourbé comme indiqué figure 10, l'action de découpage de l'arête 12 et indiquant à l'opérateur que la jonction est suffisamment étanche et serrée du fait de l'augmentation brusque du couple de torsion appliqué sur l'écrou.
Pour ce qui concerne la structure de l'élément E, l'anneau 10 présente un alésage cylindrique 13 qui se termine à son extrémité avant que l'arête coupante 12 qui est circulaire, normale à l'axe de l'élément et d'un diamètre qui est de préférence exactement adapté sur le diamètre extérieur du tube T.
L'arête est définie par l'intersection de l'extrémité avant de l'alésage avec la surface conique inclinée 14. Cette dernière est inclinée d'environ 80à 75 sur lemême axe, ce qui lui donne une inclinaison vers l'arrière et vers l'extérieur à partir de l'arête 12, d'environ 10 à 15 sur le plan de l'arête normal à l'axe de l'élément. L'arête 12 et la partie de l'anneau adjacente forment un outil coupant annulaire ayant un angle d'attaque d'environ 10 à 15 , un angle de coupe de 75 à 80 et, au début, un angle de dépouille faible par rapport au tube considéré comme pièce à entailler et à la nervure R considérée comme copeau. On voit que l'anneau 10 est entraîné en tournant vers l'avant pour réaliser un angle de dépouille pour l'arête coupante 12.
De préférence,la surface 7 de l'anneau est inclinée à environ 45 , de sorte que, lorsque l'écrou avance à force vers le corps, l'anneau est d'abord en prise avec l'épaulement 6 de l'écrou par son angle extérieur arrière 3. Puis cet anneau est contraint de se déplacer en tournant vers l'avant et radialement vers l'intérieur, ayant ainsi urne action de basculement et d'avancement.
Cette forme de réalisation admet certaines variantes dans la conicité exacte des surfaces 6 et 7 pourvu que cela ne modifie pas le mode opératoire et le résultat. Il est visible que la différence de pente des surfaces 6 et 7 permet à l'anneau d'être roulé vers l'avant en diminuant légèrement l'inclinaison de la surface 14 et en créant un angle de dépouille à l'extrémité arrière de l'alésage 13 au voisinage de l'arête 12. L'inclinaison de la surface 14 facilite l'action de coupe de l'arête lorsque l'anneau est contraint à ce mouvement combiné, ce qui oblige l'arête 12 à mordre dans la surface extérieure du tube et à découper et rebrousser la nervure R.
La hauteur et le volume de la nervure R et en conséquence la profondeur de l'entaille dans le tube T sont limités par la dimension radiale de la face de râclage 14, c'est-à-dire par le diamètre de l'alésage 15 du manchon 11 au voisinage de la face 14. Pour des facilités d'usinage, l'alésage 15 peut être d'un diamètre uniforme comme représenté.
Radialement vers l'extérieur de l'arête 12, l'anneau 10 présente son épaisseur maximum de manière à déborder l'arête et la face 14 à la fois vers l'avant et vers l'arrière et à assurer une bonne résistance et un bon support à l'arête 12 considérée comme un outil coupant.
La forme de l'anneau permet de supporter l'extrémité arrière du manchon 11 et d'imposer une pression radiale sur ce dernier et sur la nervure R lorsque celle-ci est coincée entre la face 14 et l'extrémité arrière du manchon 11 recourbée vers l'intérieur comme indiqué figure 10. La surface extérieure de l'anneau 10 peut, pour conserver un certain espacement radial, être cylindrique, comme représenté, sur une certaine distance vers l'avant au-delà de l'arête 3 du sommet de l'épaulement 7.
L'arête 13 est annulaire et située dans un plan normal à l'axe de l'anneau, mais un peu en arrière du plan contenant l'arête 12, ce qui assure un bras de levier suffisant pour amorcer le basculement de l'anneau et, après basculement, figure 10, un support suffisant entre l'écrou et l'anneau en tous les points autour des points d'où émanent les composantes radiales et axiales des forces appliquées sur
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l'arête. La longueur principale de l'anneau, comme indiqué aux dessins, est de préférence environ égale à l'épaisseur totale de l'anneau ou même légère- ment inférieure à celle-ci.
L'action de basculement de l'anneau 10 (figures 2 et 3) se réalise le mieux lorsque la différence des inclinaisons des épau- lements 6 et 7 est d'envrion 20 et l'inclinaison de la face 14 d'environ 10 à 12 . Dans ce cas, la face 14 est à peu près normale à l'axe et conserve une légère inclinaison à la fin du basculement de l'anneau et du découpage (figure 10),tandis que l'épaulement 7 de l'anneau a été amené à coïncider sensiblement avec l'inclinaison la plus faible de l'épaulement 6.
La figure 10 montre également que le basculement initial de l'anneau et la pression qui en résulte sur l'arête 12 créent un angle de dépouille et de jeu entre l'alé- sage 13 et la surface du tube à l'arrière de l'arête, ce qui débute et faci- lite une légère action d'entaillage, notamment lorsque la face 14 est bien inclinée, l'extrémité avant de l'alésage 13 prenant une forme conique derriè- re l'arête lorsque se produisent le resserrement de celle-ci et son action d'entaillage. Le choix du matériau pour l'élément d'accouplement est décrit plus loin en fonction du matériau du tube et de la dureté désirée de l'arê- te 12 par rapport à celle du tube.
Le manchon 11,partie de l'élément E, a de préférence, dans la forme de réalisation en question, une portion 8 d'ancrage qui est épaissie radialement vers l'avant, la face avant étant tournée relativement polie et perpendiculairement à l'axe de l'élément en vue de s'engager à jonction étan- che avec la face 2 du corps. La partie plus épaisse 8 tend à empêcher l'ex- trémité avant du manchon 11 de se dilater radialement lorsque l'élément E est emmanché à force entre l'écrou et le corps. Lorsque tout débord l'écrou attaque l'élément d'accouplement et Notamment avant que l'arête 12 soit amenée à force à s'engager dans le tube, 1-'élément a tendance à tourner avec l'écrou sauf que cette rotation est empêchée par frottement entre la face arrière 2 du corps et la face avant de la portion 8 du manchon.
L'engagement de frot- tement du début est accompagné d'une pression et d'un déplacement relatif en- tre ces faces,et il en résulte que les traits d'outil et autres irrégulari- tés de surface sont supprimés et qu'on obtiendra une bonne jonction étanche des deux surfaces.
Ces faces n'ont pas à recevoir de traitement spécial anti-friçtion ou autre, tendant à développer, après le déplacement relatif initial et avant que l'action d'entaillage de l'arête 12 ait commencé, une plus grande résis- tance à la rotation de l'élément E, supérieure à l'impulsion de rotation qui lui est communiquée par l'écrou du fait du contact des épaulements 6 et 7.
On peut revêtir de cadmium la surface 6 de l'écrou pour faciliter son glis- sement libre axial et circonférentiel sur le coin 3 de la surface 7 de l'é- lément E.
Entre la portion d'ancrage 8 et l'anneau 10, le manchon comprend un pont tubulaire à paroi mince 9 déformable élastiquement qui est, de pré- férence, d'une longueur égale à plusieurs fois son épaisseur de paroi et dont l'alésage 15 est plus grand que le diamètre extérieur du tube d'environ deux fois la dimension radiale de la face 14 pour permettre un cambrage ou une courbure radiale vers l'intérieur, de la partie arrière du pont et un dépla- cement d'entaillage, radial vers l'intérieur et axial vers l'avant, de l'a- rête 12 jusqu'à ce que l'extrémité arrière du pont vienne en contact de butée avec la nervure R lorsque celle-ci a été découpée et rebroussée par la face 14. La partie en pont 9 est de préférence d'épaisseur 1/4 ou 1/5 de celle de l'anneau 10,
et rejoint l'anneau radialement vers l'intérieur du coin 3,de sorte que sa réaction axiale initiale contre l'anneau développe un couple en sens inverse des aiguilles d'une montre (figures 9 et 10) entre l'angle 3 et l'extrémité arrière du pont, ce qui tend à provoquer le bascule- ment de l'anneau vers l'avant, le resserrement de l'arête 12 et le repliement vers l'intérieur du pont. Le pont a une résistance axiale initiale suffisan- te pour assurer cette action initiale contre l'anneau et présente une souples- se radiale suffisante pour permettre le basculement et le resserrement de l'anneau.
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L'invention prévoit que le pont est disposé et dimensionné de telle sorte que sa résistance axiale au déplacement de l'anneau vers l'avant décroît à mesure qu'il se déforme et se courbe vers l'intérieur en vue de permettre l'action de découpage vers l'avant et le déplacement radial vers l'intérieur de l'arête 12 dans le tube.
Toutefois le pont, alors qu'il est recourbé et raccourci sous Inaction à force de l'écrou à travers l'anneau, offre encore une réaction axiale suffisante entre le corps et l'anneau pour maintenir une jonction étanche au fluide entre l'ancrage et le corps et éga- lement pour limiter le déplacement de l'anneau vers l'avant à un déplacement inférieur à celui de l'acrou, de sorte que l'épaulement 6 de l'écrou exécute un déplacement différentiel par rapport à l'arête 3 et à l'épaulement 7, de manière à exercer une compression énergique de resserrement de l'anneau sur le tube pendant que se produisent les déplacement et basculement vers l'avant et le découpage.
Dans cette forme de l'invention, il est prévu, venu de forme avec l'extrémité intérieure arrière de l'anneau 10, un prolongement annulaire à mince paroi, court et dirigé vers l'arrière 17, dont l'alésage est en prolon- gement de l'alésage 13 de l'anneau et dont la surface extérieure cylindrique rejoint la partie inférieure de l'épaulement profilé 7. L'angle extérieur arrière 18 de ce prolongement 17 est, de préférence, arrondi ou biseauté pour s'engager de façon glissante avec la partie inférieure de l'épaulement profilé 6 de l'écrou.
Cet organe 17 est assez court pour que le coin 16 soit suffisamment éloigné de l'épaulement 6 lorsque le coin 3 de l'anneau est en contact d'engagement (figure 9), de telle sorte que l'angle 18 n'est pas engagé tant que l'écrou ne s'est pas déplacé vers l'avant par rapport au centre de la masse de l'anneau et n'a pas encore commencé à basculer l'anneau en comprimant l'arête et débutant l'entaillage. Lorsque l'écrou avance par rapport à l'anneau et que l'anneau bascule vers l'avant, la partie avant du prolongement 17 tend tout d'abord à être soulevée légèrement et éloignée du tube et, presque en même temps, l'épaulement 6 entre en contact avec l'angle 18 et commence à la comprimer ''bars l'intérieur, forçant ainsi l'extrémité arrière du prolongement vers l'intérieur et vers l'avant en direction du tube.
Lorsque l'action de découpage de l'arête 12 et la déformation du pont se produisent, la partie arrière du prolongement 17 est comprimée, resserrée énergiquement sous la partie arrière de l'épaulement 6, et contrainte à un engagement étanche avec le tube (figure 10).
Les compression et déformation de la partie arrière du prolongement 17 avec le basculement final de l'anneau tendent à amener la surface extérieure du prolongement à être en alignement de conicité avec l'épaulement 7 qui a lui-même basculé pour s'adapter sensiblement sur l'épaulement 6. La déformation finale du prolongement 17 a lieu lorsque l'anneau 10 effectue son dernier déplacement vers l'avant, de sorte que la partie intérieure arrière du prolongement exerce un serrage et blocage final sur le tube, ce qui réalise un accrochage solide, amortissant grandement les vibrations, derrière l'anneau proprement dit et en arrière de l'entaille que l'arête à faite dans la paroi du tube.
Il en résulte (figure 10) que l'élément E acquiert finalement plusieurs engagements d'accrochage avec le tube à la fois en avant et en arrière de la nervure R et de l'entaille,ce qui donne une rigidité latérale et une plus grande sécurité à l'accrochage mécanique dans l'entaille.
Les derniers déplacements relatifs de l'élément E vers l'avant de l'écrou provoquent une dernière compression radiale de déformation de toutes les pièces de l'élément dans leur engagement avec le tube (figure 10). Ces pièces déformées l'ont été au-delà de leurs limites élastiques. Elles se maintiennent donc dans leur relation de solidarité définitive avec le tube même au cours des accouplements et désaccouplements ultérieurs de celui-ci.
La matière dans laquelle est fait l'élément d'accouplement est choisie en tenant compte des considérations exposées au sujet du raccord représenté sur les figures de 1 à 7.
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En variante,l'élément E peut être complètement usiné et mis à sa forme, après quoi on insère un tube de caoutchouc dans l'alésage et le gonfle jusqu'à bon contact avec la partie avant de celui-ci. L'ensemble de l'élément, sauf les parties avant de l'alésage 13 en contact avec le tube de caoutchouc gonflée est légèrement cuivré et devient ainsi réfractaire à la cyanuration, mais la partie avant de l'alésage 13 sur l'arête 12 et immédiatement derrière celle-ci sont exemptes de cuivrage et sont soumises au traitement de cyanuration et de durcissement.
Pour l'élément d'accouplement E' de la figure 11, pour une raison qui apparaîtra plus loin, la matière de l'élément peut être l'un des aciers mentionnés plus haut mais n'a pas besoin d'être durcie pour assurer l'entaillage du tube puisque le tube est pré-entaillé conformément à l'invention. En fait, dans cette forme d'application, il est désirable que le matériau ait une certaine malléabilité, conjuguée avec une résistance suffisante pour maintenir les jonctions étanches, un accrochage mécanique et une résistance à 1-'expulsion. Ainsi, l'élément E' peut être fait en laiton ou acier doux, ce qui donne des avantages de conformation facile et de bonne jonction d'étanchéité.
Pour faciliter la compréhension, l'exemple ci-après donne le dimensionnement d'un élément d'accouplement choisi comme exemple;
Pour un tube de diamètre extérieur de 13 m/m, le diamètre de l'arête 12 et de l'alésage 13 n'ont pas besoin de dépasser 13 m/m pourvu qu'on prête attention aux variations de dimensions tolérées dans le commerce en vue d'assurer un assemblage coulissant librement. Le diamètre extérieur de la partie d'ancrage 8 est d'environ 17 m/m et celui de l'anneau est de 17 m/m 3 environ. La portion 8 a une longueur de 1,5 m/m et la longueur du pont sur la surface extérieure est de 2,8 m/m. Le manchon mesuré le long de l'alésage 15 depuis la face 14 jusqu'à l'extrémité avant a une longueur de 4,8 m/m.
La profondeur radiale de la surface 14, c'est-à-dire la hauteur du pont au-dessus de l'arête 12 est 0,5 m/m à 0,75 m/m, sauf qu'elle peut être réduite quelque peu pour limiter l'entaille dans le cas de tubes minces.
L'épaisseur du pont est de 0,5 à 0,75 m/m et la profondeur de la rainure au-dessus du pont entre la partie extérieure de l'anneau et l'ancrage est de 0,09 à 0,12 m/m au-dessous du,sommet de l'anneau. La surface cylindrique extérieure de l'anneau est longue de 0, 5 à 0,75 m/m. La longueur totale de l'anneau proprement dit est de 2 m/m, et égale à son épaisseur ou de peu supérieure à celle-ci. Le prolongement 17 est long de 1 à 1,2 m/m et épais de 0,45 m/m. Pour les tubes de dimension plus grande ou plus faible, il n'est pas nécessaire de modifier toutes les dimensions indiquées ci-dessus en proportion.
Par exemple, pour un élément de couplage destiné à un tube de 25 m/m 4, les alésages et les diamètres extérieurs de l'anneau et de la butée peuvent être approximativement le double de ceux prévus pour le tube de 12 m/m 7 et la longueur totale peut être un peu augmentée dans l'ancrage et dans l'anneau, mais la longueur et l'épaisseur du pont et son espacement du tube peuvent très bien être conservés identiques à ceux du tube de 12 m/m 7 bien que le diamètre principal du pont doit être doublé.
Il est à noter que, pour la longueur du pont, bien qu'on maintienne le rapport voulu entre sa longueur et son épaisseur, l'espacement radial particulièrement de l'extrémité arrière du pont par rapport à l'arête 12 doit être modifié pour accroître ou décroître la profondeur d'entaillage désirée pour l'arête 12 en fonction de l'épaisseur de paroi et des caractéristiques du matériau du tube ou en fonction de la pression de service à laquelle l'accouplement doit être soumis.
Dans cette forme de l'invention, les parties et pièces sont assem- blées dans les positions représentées figures 8 et 9. l'extrémité avant du tube et l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E butant contre le corps. L'épaulement profilé 6 de l'écrou est en contact avec l'angle extérieur 3 de l'épaulement 7 de l'anneau et l'arête 12 étant appliquée sur la
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surface extérieure du tube.
Ensuite, on avance à force l'écrou vers le corps au moyen du filetage qui les relie et, en conséquence, l'anneau 10 est basculé vers l'avant et son arête 12 est en même temps amenée à être comprimée et resserrée vers l'intérieur et avancée axialement par rapport au tube et au corps tandis que le pont résiste élastiquement au déplacement axial de l'anneau, suffisamment pour provoquer son resserrement radial et le resserrement radial de l'arête 12. Au moment où l'extrémité arrière du pont cède et se déforme vers l'intérieur ou se recourbe vers l'intérieur avec resserrement de l'anneau et de l'arête coupante, le déplacement axial de l'anneau et de l'arête se produit vers l'avant.
L'engagement d'entaille entre l'aré- te 12 et le tube commence aussitôt que l'arête est comprimée, et il doit se poursuivre sous l'action de l'écrou jusqu'à ce que se produise une butée de l'extrémité arrière du pont contre la nervure, cette dernièreétant rebroussée par l'arête 12.
Une conséquence directe de la courbure du pont et de l'action de découpage et d'accrochage est que l'extrémité avant de l'élément E est amenée à force à s'engager à jonction étanche avec la face arrière 2 du corps, et que l'extrémité arrière du pont, de même que l'arête 12 et la face 14 et la partie avant de l'alésage 13, s'appliquent dans une jonction étanche sur le tube. Pendant ce temps l'arête 12, la face 14 et l'extrémité avant de l'alésage 13, sont soumises à une liaison mécanique avec le tube à l'épreuve de l'arrachage, Entre temps, le prolongement arrière 17 de l'anneau est déformé par compression et appliqué à une jonction étanche sur le tube comme dit plus haut.
La coopération de facteurs tels que la différence initiale entre les inclinaisons des épaulements 6 et 7, l'angle d'inclinaison de l'épaulement 6 de l'écrou, le décrochement de la face 14 et la qualité de résistance élastique du pont, contribue à donner les avantages de cette forme de réalisation de l'invention. La différence de pente entre les épaulements 6 et 7 tend à déterminée l'importance du basculement de l'anneau, tandis que l'inclinaison de 6 détermine le rapport initial et final entre les composantes de force radiale et axiale imposées à l'anneau en fonction des déplacements différents de l'écrou et de l'anneau et donc l'action mécanique de l'écrou sur l'anneau.
Cette action mécanique comporte l'action de déformation de l'ensemble de l'élément de couplage et les actions d'accrochage et de découpage de l'élément sur le tube. En même temps, le décrochement de la face 14 contribue à faciliter l'action d'entaillage et réduit l'effort ou couple de torsion nécessaire à l'entaillage du tube et au rebroussement de la nervure. En même temps qu'il provoque ces effets, le pont réagit contre l'anneau pour tout d'abord provoquer et commencer le basculement de l'anneau qui, à son tour, rabat l'extrémité arrière du pont vers l'intérieur et commence le recourbement du pont, qui, à son tour, oblige l'anneau et spécialement l'arête 12 à avoir un déplacement vers l'avant conjugué avec son déplacement radial vers l'intérieur en vue de réaliser l'action de découpage désirée.
La figure 11 montre une forme modifiée de l'invention, dans laquelle les pièces sont désignées par les mêmes repères. Cette forme diffère de la précédente par les points caractéristiques suivants : la forme de la figure 11 contient plusieurs variantes qui ne sont pas nécessairement à employer toutes ensemble. Cette disposition permet l'accouplement de tubes de plus grand diamètre 75 à 100 m/m par exemple, et, pour de telles utilisations, le corps B et l'écrou N' peuvent être supposés par exemple être un corps à bride et un anneau à bride de même configuration intérieure que ceux décrits ici en coopération avec l'élément de couplage E' et le tube T'.
Le tube T' diffère de T en ce qu'il comporte une rainure annulaire G, entaillée à l'avance près de son extrémité avant à l'emplacement voulu pour recevoir la partie intérieure avant de l'anneau 20 lorsque celui-ci a été déplacé vers l'avant et rétreint vers l'intérieur de la même manière que l'anneau 10 dans l'exemple précédent. La rainure G est taillée avec une face radiale avant 21 et une face s'étendant coniquement vers l'arrière 22 avec
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une pente d'environ 15 sur l'axe du tube.
La profondeur de la rainure est variable suivant,entre autres, la pression d'expulsion à laquelle doit résister l'assemblage et la qualité du tube à accouplera En règle générale, la profondeur de la gorge doit être suffisante pour que l'anneau et le tube réalisent une connection de bonne résistance mécanique empêchant le tube d'être expulsé par la pression ou les coups de bélier dans le tube.
Pour des tubes en métal léger de faible épaisseur, la profondeur de la gorge doit être de 5 à 10% de l'épaisseur de la paroi et, pour des tubes en matériau plus dur avec plus grande épaisseur, la profondeur de gorge peut être de 1/4 à 1/5 de l'épaisseur. L'existence de cette gorge G pré-entaillée, présente, entre autres, un avantage pour les tuyaux dont la surface est brute ou rugueuse ou de dureté inégale ou rouillée ou irrégulière, ce qui diminue la facilité d'entaillage et la sécurité des actions d'entaillage et de jonction étanche de l'arête et de l'anneau qui étaient prévues dans la précédente forme de l'invention.
L'élément E' dans cette forme de l'invention comporte une partie en anneau 20 qui peut être identique à l'anneau 10 de 1-'élément E et présenter le même alésage 13, la même face à redan 14, l'arête 12 et l'épaulement profilé 7 pour réaliser la même action de la manière décrite plus haut.
Mais la différence est que l'arête 12 n'a que peu ou pas d'entaillage à faire du fait qu'elle pénètre et bute finalement dans la raînureG pré-entaillée.
L'élément E' comporte également une partie en pont 9 correspondant au pont 9 de l'élément E et jouant le même rôle de la même manière sauf que, ici, le diamètre principal du pont et son alésage 25 sont un peu plus petits que dans l'élément E. En conséquence, la face 14 a une dimension radiale plus faible de préférence égale ou plus grande que la profondeur de la gorge G, parce que, dans cette forme de l'invention,la nervure R n'a pasà être rebroussée et la dimension radiale de la face 14 et l'espacement initial du pont par rapport au tube n'a pas à tenir compte d'une nervure en avant de la gorge G. L'élément E' comprend également une partie d'ancrage 28 correspondant à 8 de l'élément E, à l'avant et vers l'extérieur du pont, mais elle s'étend également vers l'intérieur jusqu'au diamètre intérieur du tube et du corps.
La face intérieure et arrière de l'ancrage 28 comprend une butée directe pour l'extrémité du tube T' et la face avant de l'ancrage 28 est normale à l'axe de l'élément. Elle s'appuie à plat contre la face plane arrière 2 du corps.
L'écrou N' correspond à l'écrou E et comporte un épaulement annulaire profilé 26 incliné comme l'épaulement 6 de l'écrou N avec la même différence de pente par rapport à l'épaulement 7, mais l'épaulement 6 de l'écrou se termine vers l'extérieur et vers l'avant par un rebord annulaire arrondi 23 qui n'entre en contact au départ avec l'épaulement 7 que très peu avant sa limite extrême.
Dans cette forme, la ligne de contact initiale entre l'écrou et l'anneau se trouve sur l'arête 23 de l'écrou plutôt que sur l'arête 3 de l'anneau. La raison de cette disposition inverse qui peut être appliquée aussi bien dans la forme précédente que dans celle-ci est que, puisque l'écrou est souvent constitué en une matière plus douce que l'anneau, l'arête 3 peut avoir tendance à entailler l'épaulement 6 et retarder le glissement axial et circonférentiel et le déplacement réciproque de l'écrou et de l'anneau, tandis que lorsque l'arête 23 est prévue sur l'épaulement 26, elle Deut être arrondie plus ou moins par la matière plus dure de l'anneau, mais elle n'entailla pas ni ne raye pas, de sorte que le glissement doux de l'anneau et de l'écrou est protégé, de même que les surfaces de l'épaulement 26 et de l'arête 23.
Ce dernier effet présente l'avantage de pouvoir réutiliser l'écrou pour introduire un autre anneau.
Le mode opératoire de cette forme de l'invention est identique à celui décrit, sauf que l'action d'entaillage est supprimée. En gros, le mouvement à force de l'écrou vers le corps depuis la position montrée figure 11 entraîne le basculement de l'anneau et l'emmanchement de l'élément de coupla- ge, le resserrement de l'anneau, son déplacement vers l'avant et la courbure concomitante du pont. Dans ces déformations et mouvements, les portions in-
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térieures et antérieures de l'anneau sont forcées dans la gorge G qu'elles remplissent et la face 14 de l'anneau est amenée à force en contact j:ointif étanche avec la face 21 de la gorge, tandis que l'alésage de l'anneau est rétreint jusqu'à engagement étanche avec la face conique 22 de la gorge.
En même temps, le pont est courbé et déformé vers l'intérieur sur le tube au droit de la gorge et l'ancrage, est amené et maintenu à force en contact de joint étanche avec le corps.
Le raccord représenté sur les figures de 18 à 21 comporte un corps B avec filetage extérieur, sur l'extrémité arrière duquel le tube T est accouplé et forme joint par l'action de l'écrou fileté intérieurement
N. Entre cet écrou et le corps est engagé l'élément d'accouplement E qui accroche le tube en formant une jonction étanche avec ce tube et avec l'extrémité arrière du corps. Le corps B présente un alésage 1 en prolonge- ment de l'alésage du tube T et de même diamètre intérieur. La face arrière
2 du corps peut, conformément à l'invention, être plane et unie et être nor- male à l'axe de l'alésage du corps pour contribuer à former un accouplement "resserré".
Dans la forme représentée sur les figures 18 à 20, la face arrière 2 du corps a un décrochement ou redan annulaire étroit ou épaulement 3 face à l'intérieur,qui peut être très faible, c'est-à-dire de l'ordre de
10 à 25 centièmes de millimètre de profondeur. L'épaulement 3 est assez faible pour ne pas nuire au resserrement de l'accouplement, mais sert cependant à recevoir un épaulement ou redan complémentaire 4 formé sur l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E (figure 21) et à centrer et placer l'élément coaxialement à l'alésage du corps. Il tend à résister à une expansion radiale de l'extrémité avant de l'élément E lorsque cet élément est emmanché à force et, après que le jointoiement est terminé, lorsque les pièces sont soumises aux efforts de service.
La face arrière 2 du corps sert de butée longitudinale ou axiale pour l'extrémité avant du tube T en le maintenant contre un déplacement axial vers le corps. Cette face sert également de butée pour l'extrémité avant de l'élément d'accouplement E en maintenant l'extrémité avant de cet élément contre un déplacement axial vers l'avant.
L'écrou N présente un alésage 5 coaxial à l'alésage du corps et à celui du tube et enserrant exactement et librement ce tube. L'écrou présente une face avant inclinée en cône femelle ou épaulement profilé 6 pouvant s'engager sur l'épaulement mâle complémentaire 7 de l'extrémité extérieure arrière de l'élément E. L'écrou N et le corps B sont représentés dans leurs formes conventionnelles, mais la description s'étend à tous autres appareils ou articles équivalents à bride par exemple tel qu'un corps avec bride ayant, toutefois, une face arrière de préférence à redan, correspondant à la face 2; la bride annulaire ayant un épaulement profilé correspondantà l'épaulement 6, l'un et l'autre en vue de coopérer avec l'élément E et le tube T comme dit plus haut et décrit ci-après.
L'élément E comprend un anneau 10 relativement épais disposé à l'arrière et dont l'extrémité extérieure arrière est inclinée en une surface conique 7, et comprend un manchon ou pont constitué par une partie tubulaire à paroi mince disposée vers l'avant 11. L'anneau vient en prise avec l'écrou et l'extrémité avant du manchon vient en prise avec le corps. L'anneau et le manchon sont, de préférence, venus d'une seule pièce à partir d'une barre ou d'un tube, de manière à avoir ou pouvoir acquérir les qualités de résistance élastique dans le manchon et de striction et rétreinte dans l'anneau pour remplir les rôles qui leur sont attribués par l'invention.
La principale fonction de l'anneau est d'accrocher le tube T et de venir en prise avec ce dernier pour réaliser une liaison mécanique solide et étanche au fluide.
La principale fonction du manchon est tout d'abord d'offrir une résistance axiale suffisante au déplacement de l'anneau lorsque celui-ci est
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en prise avec l'écrou, et de créer vers l'intérieur une composante de force radiale de l'écrou vers l'anneau pour rétreindre celui-ci ainsi que son arête coupante hélicoïdale 12. En second lieu, le manehon doit céder élastiquement à la fois radialement et axialement, pour permettre et provoquer un déplacement radial et axial de l'arête de coupe dans la paroi du tube, de telle sorte que cette arête puisse découper et rebrousser une longue nervure en hélice R de dimension suffisante, figure 20.
En même temps, le manchon réagit entre l'écrou et le corps pour assurer une jonction étanche au fluide sur la face arrière du corps et, lorsque le manchon a été raccourci et recourbé vers l'intérieur (figures 19 et 20),il forme un joint étanche avec la paroi adjacente du tube. Inversement et complémentairement les fonctions de l'anneau comportent d'abord une transmission de l'écrou sur le manchon des composantes axiales de la force en vue de réaliser un joint étanche entre le manchon et le corps et de raccourcir ce manchon.
Ces fonctions de l'anneau comportent en même temps la transmission de composantes radiales des forces appliquées par l'écrou, sur l'extrémité arrière du manchon, pour l'amener à se déformer vers l'intérieur en conséquence de son raccourcissement, et à venir en engagement d'accrochage et de jointoiement étanche avec le tube une fois qu'il a été raccourci. Un autre rôle du manchon est, de préférence, de buter sur le tube. Du fait de la butée du pied de l'arête hélicoïdale 12 sur le tube, il se produit une augmentation brusque de la résistance au déplacement de l'écrou et de l'anneau (figure 20), ce qui montre à l'opérateur que le jointoiement désiré a été réalisé suffisamment du fait de l'augmentation brusque du couple de vissage de l'écrou.
Dans la figure 21, la partie annulaire 10 de l'élément E comporte un alésage intérieur fileté 23 de préférence à simple filet et pas continu 18, le filetage 18 présentant une crête hélicoïdale aiguisée continue 12 qui constitue l'arête coupante de l'élémant. Le filetage 18 est, de préférence, également caractérisé par un .creux arrondi 19 se raccordant progressivement à la face frontale 14 du filet et à sa face arrière 13. La face arrière 13 du filet est,de préférence, inclinéeà environ 15 sur l'axe de l'alésage de l'anneau,tandis que la face frontale 14 s'étend radialement à partir de l'arête 12 en constituant un léger redan vers l'arrière d'environ 2 sur une faible distance radiale avant de se raccorder au creux 19 du filet..
Avec une telle forme de filet et lorsque l'anneau est rétreint radialement et déplacé
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axialement vers l'avant, toute la longueur de la crête de l'arête 12 du fi- 1-"* letage 18 vient en prise avec la surface extérieure du tube comme un outil 11' coupant allongé, le décrochement ou ret1an de la face 14 constituant un angle de coupe un peu inférieur à 90 et l'inclinaison de la face arrière du filet
13 constituant un angle de dépouille de 15 . Le diamètre du filetage au sommet, c'est-à-dire le diamètre minimum, mesuré sur l'arête 12, est, de pré- férence, un peu plus grand que le diamètre extérieur du tube pour permettre à l'alésage fileté 23 d'être glissé sur l'extrémité du tube, compte tenu des variations de diamètre des tubes du commerce et de la tolérance à admettre dans l'usinage du filetage.
Avec cette forme de filetage, le diamètre de base du filet est fonction du pas qui peut être favorablement choisi à 30 à 50 filets par 25 m/m 4, ce qui donne une profondeur de filet d'environ 12 à 18 centièmes de m/m et un diamètre à la base dépassant le diamètre intérieur d'environ 25 à 35 centièmes de m/m.
De préférence, la surface 7 de l'anneau est inclinée au même angle d'environ 30 que la surface 6 de l'écrou N, de sorte que, lorsqu'on im- ; pose à l'écrou un déplacement vers le corps, l'anneau est contraint de se @ mouvoir avec l'ensemble axialement vers l'avant et radialement vers l'inté- '; rieur et en même temps coaxialement à l'écrou, mais sans le corps ni le tul be.
Cette forme de l'invention peut subir diverses modifications dans la conicité réelle des surfaces 6 et 7 et dans la similitude exacte de forme de ces deux surfaces pourvu que ces modifications ne nuisent pas au fonction- nement et au résultat. Si la surface 6 de l'écrou est inclinée à un moindre
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degré que la surface 7 de l'anneau, celui-ci tendra à basculer vers l'avant en diminuant l'inclinaison de la face 14 et en augmentant 1-'angle de dépouil-
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..Le as .La partie avanli ae iaiesage J..j..!.t' j.D,verse liena. a se proa.U1.re si -La surface 6 est plus inclinée que la surface 7. , '/,://..., ¯ / tZf;-;
1 '-"< Lorsque l'écrou et le corps sont en engagement de visage comme représenté, les filetages étant à pas à droite, il est/pré!' le que le ±1letafte soit à.-1?...JLuche, c1ë sorte qu on su ïme endance qu'aurait .stae 1. soit à pas à J ¯gau che, e quon suBimela'andance qu aurait Ieçrouaner en rotation 1 élément E ra ' , Cette ten- QE.¯1!!?i'aj:g.±.. ¯:9.J.QH.1:Al.émen1:gt Cette ten- . dance est convertie en une composante "S ôree agissant approximativement normalement à l'arête hélicoïdale 12. Si l'écrou a la forme d'un anneau de $ç#de pour se fixer à un corps à bride et qu'il ne doive avoir qu' n"simplé , q déplacement axial vers le corps, il est indifférent que le pas du filetage r 7/ 16 soit à droite ou à gauche.
En pratique, il'est préférable que l'engagement entre l'élément E et la face arrière du corps B résiste ainsi à tout déplacement dejrptation de lélémentj par rapport an corpssgele- ; crou. N ¯é=G i tvurné ét,térâ¯âë.tr"xier i' élément E em rot ion, 1'aetion u filetage 18 sur le tube étant alors essentiellement la même que le filetage 18 aoîbàpas à droite ou à pas à gauche.
En s'éloignant radialement vers l'extérieur de la portion avant de l'alésage 23, l'anneau acquiert son épaisseur maximum de manière à assurer une résistance suffisante et un bon support pour l'arête hélicoïdale 12 en tant qu'outil coupant et pour soutenir à l'arrière et supporter l'extrémité arrière du manchon 11 et pour imposer sur celle-ci une pression radiale de même que sur la nervure hélicoïdale R une fois celle-ci rebroussée et serrée de manière étanche entre les filets du filetage 18 comme indiqué dans la figure 20.
La surface extérieure de l'anneau d'accouplement 10 peut, en vue de ménager l'espacement radial suffisant, être cylindrique, comme représenté, sur une distance limitée vers l'avant de la surface inclinée 7, la surface inclinée 7 s'étendant à partir de l'arrière de l'anneau vers l'avant jusqu'à un plan normal à l'axe seulement un peu en arrière de l'extrémité avant de l'alésage 23 pour constituer une large portée entre l'écrou et l'anneau aux points et au voisinage des points d'où partent les composantes radiales et axiales des forces à appliquer sur l'arête 12. Ces considérations avec les angles d'inclinaison de la surface 6 et de la face 13 du filetage donnent à l'anneau une longueur axiale peu supérieure à l'épaisseur de l'anneau.
La longueur principale de l'anneau est, de préférence, étale ou peu inférieure à son épaisseur maximum.
Pour ce qui est du matériau dans lequel est fait l'élément E, l'action de coupe de l'arête 12 peut être renforcée avec un minimum de résistance à la striction et une tendance minimum à se briser, en durcissant la surface du filetage 18 à une profondeur de 25 millièmes de m/m ou un peu plus comme indiqué par la zône hachurée 16 (figure 21). Un tel durcissement intéresse la ligne géométrique de l'arête et tend à être plus profond au voisinage de l'arête. Le choix des matériaux pour l'élément de couplage en fonction du matériau du tube à accoupler et de la dureté désirée pour l'arête 12 en fonction de la faible dureté du tube est étudié plus loin.
L'alésage 23 et le filetage 18 se terminent à leur extrémité avant par une face radiale ou épaulement 17 dont la dimension radiale est nettement supérieure à la profondeur du filet 18. Cette face se termine extérieurement à l'intersection avec l'alésage ou contre-perçage 15 du manchon 11 et mesure l'espacement radial entre le manchon 11 et la surface extérieure du tube. Il est préférable que cet espacement radial soit important de préférence de l'ordre de grandeur indiqué plus loin, pour faciliter la flexion ou la courbure du manchon 11 en vue de donner à l'anneau 10 le mouvement de déplacement désiré sous l'influence de l'écrou N.
Le manchon de l'élément E présente une partie antérieure d'ancrage 8 avant plus épaisse dont la face avant a un léger redan annulaire 4 de dimension voulue pour s'emboîter en engagement de centrage et de jonction
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avec le redan 3 de la face 2 du corps. La partie épaisse 8, avec ou sans em- boîtage des redans 3 et 4, tend à empêcher l'extrémité avant du manchon 11 de se déplacer radialement lorsque l'élément E est emmanché à force entre l'écrou et le corps. Entre la partie d'ancrage 8 et l'anneau 10, le manchon comprend une partie tubulaire 9 à paroi mince ou pont, pouvant céder élastiquement et qui est plusieurs fois plus longue que l'épaisseur de sa paroi.
L'alésage 15 de ce pont dépasse nettement le diamètre extérieur du tube pour permettre une déformation élastique radiale vers l'intérieur ou une courbure du pont et un déplacement radial d'entaillage de l'arête 12 jusqu'à ce que la nervure R ait rempli les creux du filetage 18 et que l'anneau ait buté sur lui pour former avec lui une liaison mécanique solide et un joint étanche au fluide. Au moment où cette butée a lieu entre l'anneau et le filetage, l'extrémité arrière du pont bute ou tend à buter dans un contact étroit avec le tube sous l'extrémité surplombante avant de l'anneau (figure 20).
Le matériau utilisé pour constituer l'élément de couplage laisse place à un choix très libre dépendant d'une part du matériau du tube à accoupler, et, d'autre part, des matériaux qu'on désire employer pour l'écrou et le corps. Ce choix est fait comme il a été exposé plus haut, au sujet des éléments d'accouplement des raccords décrits précédemment.
La limitation du durcissement à la zône limitée de la surface du filetage 18 peut être obtenue en cuivrant l'ensemble de l'élément légèrement avant de tailler le filetage 18 et en taillant ensuite le filetage, ce qui enlève le recouvrement de la surface des filets et fait qu'ils sont seuls exposés au traitement de cyanuration ou de durcissement. D'une autre manière, l'élément E peut être complètement usiné à sa forme, filetage compris, et ensuite on introduit un tube de caoutchouc dans l'alésage 23 et le gonfle pour obtenir un contact intime avec les parties avant de la surface 13.
L'ensemble de l'élément, sauf les parties avant de la surface 13 que couvre le caoutchouc, peut être alors légèrement cuivré et devient insensible à la cyanuration, sauf les parties de la surface 13 qui sont immédiatement en arrière de l'arête 12. Après que le tube a été enlevé et l'élément soumis à cyanuration, seule cette partie de la surface 13 sera durcie. Bien qu'on ait décrit un durcissement localisé, il est évident qu'on peut appliquer tout autre mode de durcissement de l'arête et d'autres parties de l'élément.
A titre indicatif, les dimensions suivantes peuvent être adoptées :
Pour un tube de 12 m/m 5 de diamètre extérieur, le diamètre de l'arête hélicoïdale 12 n'a besoin de dépasser 12,5 m/m que de la quantité suffisante pour tenir compte des tolérances du commerce dans les dimensions réelles du tube et de l'élément, de manière à assurer un emboîtement glissant, Le diamètre extérieur de la partie d'ancrage 8 et de l'anneau 10 est de 17 m/m.
La portion 8 est longue de 1 à 1,5 m/m et la longueur du pont sur sa surface extérieure est environ 2,7 m/m. Le manchon mesuré le long de l'alésage 15 depuis la face 17 jusqu'à l'extrémité avant a une longueur de 4,5 m/m. La profondeur radiale de la surface 17, c' est-à-dire la hauteur du pont au-dessus de l'arête 12,est de 50 à 75 centièmes de m/m de préférence excédant la profondeur du filetage pour les raisons mentionnées plus haut. L'épaisseur du pont est de 45 à 50 centièmes de m/m et la profondeur de la gorge au-dessus du pont entre la partie extérieure de l'anneau et l'ancrage est de 97 centièmes de m/m. La surface cylindrique extérieure de l'anneau a une longueur de 50 à 75 centièmes de m/m. La longueur totale de l'anneau est de 2 à 3 m/m et est égale ou légèrement supérieure à son épaisseur.
Pour des tubes de taille plus grande ou plus faible, il est inutile de modifier proportionnellement toutes les dimensions indiquées ci-dessus. Par exemple, pour un élément destiné à un tube de 25 m/m, les alésages et les diamètres extérieurs de l'anneau et de la butée peuvent être approximativement doublés par rapport à ceux du tube de 12,5 m/m et la longueur totale peut être légèrement augmentée pour ce qui est de l'ancrage et de l'an-
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neau, mais la longueur et l'épaisseur du pont et son espacement du tube peuvent être conservés les mêmes, bien que le diamètre principal du pont ait été doublé.
Il est à remarquer que la longueur du pont, tandis qu'il conserve son épaisseur, et l'espacement radial particulièrement de l'extrémité arrière du pont à l'arête 12 peuvent être modifiés en fonction de la grandeur et du pas du filetage 18 pour faciliter le déplacement désiré de l'anneau qui entraîne le coupage du tube et l'accrochage de la nervure.
Une inclinaison des surfaces 6 et 7 à environ 30 et de la face 13 du filetage à 15 donne des résultats satisfaisants, à la fois pour un faible couple de vissage et une bonne action de coupage et de jonction étanche. En diminuant l'inclinaison des épaulements 6 et 7, sans rien changer d'autre, par exemple en la réduisant à 20 , on augmente la composante radiale sur l'anneau, l'arête et le manchon et diminue la composante axiale et on augmente la course de l'écrou par rapport au déplacement de l'arête 12. Cela peut être un avantage avec des tubes plus durs et plus épais. Inversement avec des épaulements 6 et 7 à 35 , d'autres tendances prévalent plus avantageuses avec des tubes doux et plus minces.
En diminuant l'inclinaison de la face hélicoïdale 13 de 15 à 10 par exemple, le reste étant inchangé, on im- pose à l'anneau et à l'arête une course plus longue pour la même profondeur d'entaille et on augmente la striction du tube à l'intérieur du filetage 18, ce qui est avantageux dans l'accouplement de tubes à large diamètre et à paroi relativement mince devant être employés lorsqu'on veut éviter les vibrations dans l'accouplement. En augmentant la pente de la face 13 de 15 à 20 , on tend vers le résultat opposé pour des buts différents, par exemple la réalisation plus rapide d'une entaille profonde et un accrochage moindre entre les filets et la nervure et le tube.
Dans la pratique, les pièces sont assemblées tout d'abord comme dans les figures 18 et 19. L'extrémité avant du tube et l'extrémité avant de l'élément E butant contre le corps, 1-*épaulement 6 de l'écrou étant en contact avec l'épaulement 7 de l'anneau et l'arête hélicoïdale 12 étant en contact avec la surface extérieure du tube. Alors, on avance à force l'écrou vers le corps grâce à son engagement par vissage et, en conséquence, l'anneau 10 avec son arête 12 est contraint d'être serré et rétreint vers l'intérieur et déplacé axialement par rapport au tube et le corps tandis que le pont 9 résiste, en cédant au déplacement axial de l'anneau, suffisamment pour assurer sa rétreinte radiale et celle de l'arête 12.
Comme l'extrémité arrière du pont se déforme par cambrage vers l'intérieur ou recourbement intérieur, un déplacement vers l'avant de l'anneau et de l'arête se produit également en même temps que leur rétreinte.
L'engagement entre l'arête 12 et le tube commence aussitôt que l'arête est suffisamment:rétreinte et se poursuit sous l'action positive de l'écrou jusqu'à ce qu'il y ait butée entre le fond du filetage et la nervure R qui a été découpée et rebroussée par l'arête 12. Au même moment, l'extrémité arrière du pont 9 peut et doit se recourber pour entrer en contact annulaire avec l'extrémité antérieure de la nervure R rabattue vers l'avant (figure 20).
Comme représenté figure 20, il est préférable que la forme du filetage, le rapport de la longueur à l'épaisseur du pont, l'espacement entre le pont et le tube et les angles d'inclinaison des épaulements 6 et 7 coopérant pour amener la partie recourbée avant du pont à former un joint étanche avec la paroi du tube en même temps qu'on réalise le joint étanche par remplissage des creux du filetage avec la nervure R. Mais, même s'il n'y a pas contact complet entre l'extrémité recourbée du pont et le tube avant que la nervure ne soit bloquée dans le filetage, le résultat reste encore valable. Même si ce contact se produisait au contraire avant blocage de la nervure dans le filet, ce ne serait pas un inconvénient, car un tel contact n'empêche pas de poursuivre la rétreinte et le déplacement axial d'entaillage de l'anneau et de l'arête.
Seul le couple sera peut-être augmenté avant que la nervure n'ait rempli le pied du filet en augmentant la courbure et la pression du pont sur le tube.
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Une conséquence directe du recourbement, de l'entaillage et de l'accrochage est que l'extrémité avant de l'élément E est amenée à force en contact de jonction étanche avec la face arrière 2 du corps. En même temps, la longueur totale de 1''alésage de l'arnneau et du file@age @@ acquièrent une prise éner- gique sur une longueur relativement grande de la paroi du tube avec une lon- gueur d'entaille considérablement augmentée, la nervure ayant plusieurs fois la circonférence du tube.
L'entaillage et l'accrochage du tube sont répartis sur une surface plus grande avec un effort relativement faible de constriction dans l'accrochage exercé sur le tube.., le tube étant maintenu solidement contre tout déplacement axial vers le corps ou en s'éloignant du corps, et présentant une grande résistance à la brisure par pression intérieure (coup de bélier ou vibration).
* L'angle d'inclinaison de la face 13 du filetage 18 non seulement procure une dépouille et un jeu suffisants pour l'action de l'arête coupante, mais encore détermine l'écrasement radial et l'engagement à force entre la partie de la face 13 qui est en contact avec la surface du tube en arrière de l'arête coupante.
Lorsque la face 13 du filet a une inclinaison de 15 , la surface de la face immédiatement derrière l'arête porte sur la face frai-- chement coupée du tube et tend à empêcher l'arête @ d'avoir un déplacement vers l'avant et vers l'intérieur de la surface du cône incliné à 15 sur l'axe de l'élément. Le traje@ de déplacement de l'arête coupante est cepen- dant influencé, non seulement par l'inclinaison de la face 13, mais également;
1 ) par la résistance ce la paroi du tube à l'entaillage de !larête 12 ;
2 par sa résistance à la rétreirte diarètrale;
par la résistance relative du pont du manchon au raccourcissement axial correspondant à sa résistance à la déformation radiale ou courbure ;
4 ) à la résistance de l'anneau à la rétreinte radiale;
5 ) par l'inclinaison des surfaces 6 et 7, et en conséquence, la direction de la force résultante imposée par l'écrou sur l'anneau.
Par exemple, si le pont 9 est plus résistant au raccourcissement axial que l'ensemble du tube et de l'anneau ne sont résistantsà la rétreinte diamétrale,alors l'anneau et l'arête 12 auront tendance à avoir un déplacement radial vers l'intérieur relativement grand comparativement à un déplacement axial faible'et la face 13 aura tendance à avoir un accrochage sur une surface plus étendue de la paroi du tube rétreinte mais légèrement entaillée.
Dans le cas inversa oxtr@me, en supposant au contraire que le pont 9 soit d'une résistance plus faible au raccourcissement axial et que le tube soit rigide, épais et hautement résistant à l'entaillage avec un anneau ayant une relativement haute résistance à la rétreinte, alors l'arête aura tendance à avoir un déplacement plus important ou trop important avec trop peu d'entail- lage ou même si peu d'entaillage que la face 13 ne pénétrera pas dans la paroi du tube sauf au voisinage direct de l'arête 12.
Dans la disposition la plus avantageuse du point de vue efficacité, la résistance idéale offerte par le pont 9 au déplacement axial de 1-'arête 12 devra être quelque peu plus grande que celle qui oblige l'arête à se déplacer vers l'avant et vers l'intérieur sur la surface d'un cône de 15 , telle que, par exemple, elle ait tendance à se déplacer sur un cône de 20 à 25 . En conséquence, la partie avant de la face 13 tendra en correspondance à porter sur la surface extérieure de découpage du tube et à résister à la composan@e radiale de force qui tend à approfondir l'entaille. De cette façon, la face 13 donnera une composante d'accrochage sur le tube et d'amortissement de vibration de la paroi du tube qui sera de valeur suffisante.
Comme dans la figure 3, la moitié avant de la face 13, en conséquence de ce qui est dit ci-dessus, aura un accrochage ferme sur la partie extérieure fraîchement taillée de la paroi extérieure du tube en arrière de la coupure une fois la jonction terminée. La moitié ar-
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rière de la face 13 et le pied 19 du filet sont hermétiquement remplis par la nervure il rebroussée par 2' arête et par la face 4 du filet suivante la nervure étant ainsi comprimée et emprisonnée. 7# ...
Les fibu-es 22, 2j, 24 montrent une forme modifiée de l'invention dans laquelle les mêmes chiffres de référence sont utilisés pour désigner les pièces analogues. La différence réside en ce que, dans l'élément d'accouplement E', l'anneau 10a a son alésage @@a différent de l'alésage 23 et que le manchon et la partie en pont 9a sont en prolongement et se terminent à l'extrémité avant de 1'clament par une face biseautée 21 qui est de préféren- ce durcie et se termine extérieurement par une arête coupante 2D adaptée pour entailler dans la face arrière plane 2' du corps B et y faire son propre siège d'appui (figures 22 et 23).
La partie avant de l'alésage 23a de l'anneau 10a peut correspondre exactement à celle de l'alésage 23 de l'élément E et avoir un filetage 10a identique au filetage 18, c'est-à-dire de même taille et de même inclinaison. Mais dans cette forme de réalisation, la partie arrière de l'alésage 23a est conservée lisse et cylindrique et d'un diamètre correspondant au diamètre minimum du filetage 18 mesuré sur l'arête 12.
Le filetage l8a peut s'étendre sur environ moitié de la longueur de l'alésage 23a et s'arrêter à environ la moitié de l'alésage ayant de préférence au milieu de l'alésage une ou deux spires dont la profondeur soit moindre.'L'anneau 10a peut, autrement, correspondre à l'anneau 10 sauf que l'épaulement profilé extérieur et arrière 7a est incliné un peu plus en pente que l'épaulement 6 de l'écrou @ qui s'y appuie de sorte que l'action de l'anneau com-
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prenne un mouvement de br:sC'L1ememt vers l' ['7 .ilt, i,.Et, 3.i.1 l'anneau vers l'avant en même temps qu'il est rétreint vers l'intérieur, comme mentionné dans la demande de brevet en instance.
L'écrou entre tout d'abord en contact avec l'arête annulaire extérieure de l'épaulement 'la (figure 5) et produit ensuite le basculement de de l'anneau Four provoquer le contact et l'action de coupe de l'arête 12 du filetage 18a sur le tube sans que cette action soit influencée par le contact intervenant entre l'extrémité arrière lisse de l'alésage 23a. La différence d'inclinaison entre les épaulements 6 et 7a dépend dans une très grande mesure de la profondeur du filetage 18a.
Elle est de préférence telle que le mouvement de basculement de l'anneau vers l'avant soit limité au degré voulu pour amener l'extrémité arrière de l'alésage en un jointoiement à force étanche par serrage sur le tube, au moment ou l'arête 12 a fini de découper et rebrousser la nervure R hélicoïdale qui remplit alors les spires avant du filetage 18a. Si le filetage 18a est analogue au filetage 18 décrit plus haut, l'épaulement 7a peut être conique et incliné de 5 de plus que l'épaulement 6. Par exemple 7a aurait un angle d'inclinaison de 35 tandis que l'épaulement 6 de forme similaire aurait une inclinaison de 30 .
L'élément 9a constituant le manchon et le pont peut être le même que l'élément en pont 9 décrit plus haut sauf que, dans cette forme de l'in- vention, il est préférable qu'il soit d'épaisseur de paroi uniforme sur toute, sa longueur se terminant à l'extrémité avant par l'arête de coupe durcie mentionnée plus haut.
Le mode de fonctionnement de cette forme de l'invention est analogue à celui décrit plus haut sauf que l'arête 20 à l'extrémité avant du manchon découpera, sous l'influence de la pression exercée par l'écrou, son propre siège d'appui dans la face unie 2' du corps B' pour réaliser une jonction étanche au fluide et assurer une résistance au déplacement radial et à la rotation du fait de cet entaillage dans la face arrière du corps. Sous la même influence de déplacement de l'écrou, l'anneau 10a se déplacera et basculera axialement vers l'avant et radialement vers l'intérieur amenant son arête coupante 12 en contact avec la surface extérieure du tube tandis que ces déplacements faciliteront la déformation élastique du manchon et du pont 9a décrite plus haut.
Cependant, dans cette forme de l'invention, lorsque les diverses
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pièces arrivent aux positions représentées figure 23, la partie -cylindrique arrière de l'alésage 23a de l'anneau 10a viendra en contact avec une longueur correspondante de la surface extérieure du tube T et, comme le tube est engagé et maintenu plus fermement par le filetage et par cette partie cylindrique de l'alésage, il y aura tendance à ce que une rétreinte et un entaillage plus poussés de la part de l'anneau 10a soient arrêtés.
Cela constitue un effet de butée qui se traduit par une augmentation importante du couple de torsion et qui signale à l'opérateur que la jonction étanche entre les pièces est tcr@inée. Cette butée assure également un accrochage étanche et amortisseur de vibrations entre la paroi arrière de l'anneau 10a et le tube. Entre autres, cet accrochage lisse entre la partie arrière de l'âlé- sage de l'anneau et le tube garantit une jonction étanche au fluide entre l'anneau et le tube, sans tenir compte de ce que les creux de filetage sont complètement ou non remplis par la nervure hélicoïdale R.
Comme l'indique la figure 23, la butée qui se produit par engagement entre la portion filetée et/ou la portion cylindrique de 1'alésage de l'anneau 10a d'une part et le tube d'autre part, est de préférence simultanée à la butée de l'extrémité arrière du manchon ou pont 9a sur le tube et l'extrémité adjacente de la nervure hélicoïdale R. Le contact entre l'extrémité arrière du manchon 9a et le tube a tendance à être accéléré par le basculement de l'anneau et il peut se produire avant la butée finale de l'anneau. La conséquence est que la déformation du manchon s'en trouve relativement augmentée avant que l'anneau ne bute et le tube sera accroché de fa- çon plus étanche et avec un meilleur amortissement des vibrations aussi bien à l'avant qu'à l'arrière du filetage 18a.
REVENDICATIONS.
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FITTINGS.
Fittings are already known comprising an element forming an axial stop for the tube to be connected, and a nut with an internal conical seat engaged on the tube and screwed onto this element forming a stop. These couplings further include a deformable coupling element engaged on the tube between the stopper and the nut, and which has a thick annular portion with a sharp edge capable of entering the tube by radial contraction, and a more tubular portion. thinner than the annular part.
This tubular part, spaced radially from the outer surface of the tube, and from the periphery of the annular part is capable of deforming radially by axial contraction of the coupling element, between the nut and the element forming a stop for the tube.
The present invention relates to fittings of the above type, in which attempts have been made in particular to limit the deformation of the coupling element and the penetration of the cutting edge into the tube so as to reduce the weakening of this tube. .
The invention relates in particular to a connector of the type described, characterized in that the annular part of the coupling element is limited by an external conical bearing surface engaging the internal conical bearing surface of the nut; which limits the deformation of this annular part while ensuring the penetration of the cutting edge into the tube when the nut is tightened.
According to one characteristic of the invention, the outer conical bearing surface of the annular portion of the coupling element has the same angle at the apex as the internal conical bearing surface of the nut, which allows, by tightening the nut, to contract the annular part without lowering it
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back up around the sharp edge.
According to one embodiment of the previous fittings, the cutting edge of the annular part has the shape of a circle situated in a plane perpendicular to the axis of the fitting.
According to another embodiment, the cutting edge of the annular part has a helical shape, which makes it possible to reduce its penetration into the tube and to increase the number of dams for a leakage path parallel to the axis of the fitting.
According to one characteristic of the invention, the annular part of the coupling element is internally limited by a conical bore widening out on the side opposite the stop, this bore determining with a flat or slightly conical face of this annular part, the cutting edge of the coupling element.
According to one embodiment of the invention, the annular part of the coupling element is limited on the side of the stop, and externally to the thin and deformable tubular part, by a substantially flat transverse face and internally to this part tubular, by a slightly conical face further away from the stop than the transverse face, which allows the slightly conical face and the bore of the annular part to determine by their intersection a cutting edge located below the conical surfaces engaging the nut and the coupling element.
The invention also relates to a coupling of the type described, characterized in that the internal conical bearing surface of the nut has a smaller apex angle than that of the external conical bearing surface of the annular part of the coupling element, which makes it possible, by tightening this nut, to cause the annular part to swing around its cutting edge, the outer conical bearing surface of the annular portion then deforming to be applied against the inner conical bearing surface of the nut.
According to a characteristic; of the invention, the angle formed between the conical seat of the nut, and the outer conical seat of the annular part of the coupling element, is less than the angle formed between the weakly conical transverse surface limiting the 'cutting edge and a plane transverse to the axis, which allows, after tightening the nut and deformation of this annular part, to maintain for the cutting edge a positive cutting angle ensuring its penetration into the metal of the tube.
According to another characteristic of the invention, the cutting edge of the annular part of the coupling element is in a transverse plane close to that of the base circle of the external conical bearing surface of this annular part.
The invention also extends to a connector of the type described, characterized in that the element forming an axial stop for the tube to be joined has an internal conical bearing surface which widens towards the nut, and against which the end of the tubular part of the coupling element, when the nut is tightened, which allows this end to be contracted and one of its cutting edges to penetrate into the tube at the same time as the cutting edge of the annular part of this coupling element penetrates into this tube, a double anchoring of the coupling element in the tube thus being achieved.
The invention thus also extends to the characteristics described below and to their various possible combinations;
Connectors according to the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which:
FIG. 1 is a view in longitudinal section of a first embodiment of the connector, the different parts of this connector being separated from one another.
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Figure 2 is a sectional view, on a larger scale of the previous connector, the parts of which are close together, but not tightened.
FIG. 3 is a view in partial section of this same connection after tightening of the nut.
Figure 4 is a half-elevation, half-sectional view of the coupling element.
FIG. 5 is a view in partial section of a connector according to a variant of the invention, the elements of the connector being brought together but not tightened.
FIG. 6 is a partial sectional view of this same connection after tightening.
Figure 7 is a half-elevation-half-sectional view of the coupling member of the connector shown in Figures 5 and 6.
FIG. 8 is an elevational view, partly in axial section, of another embodiment of the connector of the invention, the parts being shown before assembly.
Figure 9 is a longitudinal sectional view on a larger scale of the previous connector, the parts being assembled, but not tightened.
FIG. 10 is a view in longitudinal section of this same connection after tightening.
FIG. 11 is a view in longitudinal section of a variant of the connection, the parts being assembled, but not tightened.
FIG. 12 is a view partly in axial section, partly in elevation of a fitting according to another embodiment of the invention, the elements being assembled to one another, but not clamped together. other.
Figure 13 is an axial sectional view of this connection after tightening.
Figure 14 is a partly elevational, partly sectional view of the coupling member.
Figures 15-16-17 are views corresponding to Figures 12-13-14 of a variant of the previous connector.
FIG. 18 is a view, partly in elevation, partly in axial section, of another embodiment of a connector according to the invention, the elements of which are brought together but not tightened.
Figure 19 is a sectional view; on a larger scale, from the previous fitting.
Figure 20 is a similar sectional view but the elements being clamped.
Figure 21 is a view, partly in elevation, partly in section, of the coupling member.
Figure 22 is a partial sectional view of another embodiment of the connector, the parts being assembled before tightening.
Figure 23 is a partial sectional view of this connector after tightening.
Fig. 24 is a view, partly in elevation, partly in section, of the coupling element of the preceding connector.
The coupling device shown in Figures 1 to 4 comprises a body B threaded externally and on the rear end of which the tube T must be coupled. The junction is ensured by the cooperation of the nut N threaded internally. The coupling element E is engaged between
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nut N and body B, so as to grip the tube and secure the seal with the rear end of the body. The body. The body B has a bore 1 as an extension of the bore of the tube T and of the same internal diameter.
The rear face 2 of the body is, according to the invention, essentially planar and may be normal to the axis of the bore of the body, which facilitates coupling by tight contact. In the embodiments of Figures 1 to 3 inclusive, the rear face 2 of the body has a narrow annular cusp 3 facing the interior, or shoulder which may be very shallow, i.e. with a depth of the order of 1 to 2/100 of a mm.
This shoulder 3 is small enough not to influence the approach of the coupling, but it nevertheless serves to receive the complementary shoulder 4 formed on the front end of the coupling element E (fig. 4) and to center and place this element coaxially with the bore of the body while opposing a radial displacement of the front end of the element E during its introduction, and, after the jointing is completed, when the parts are subjected to the forces of service. The rear face 2 of the body serves as a longitudinal or axial stop for the front end of the tube T, holding it against axial displacement towards the body. It also serves as a stop for the front end of the coupling element E by maintaining this end against axial displacement forwards.
The nut N has a bore 5 coaxial with the bore of the body and that of the tube and it surrounds the tube freely but very closely. According to the invention, the nut comprises a female seat with an inclined face, preferably conical or a curved shoulder 6 capable of engaging with the male shoulder 7, of complementary shape, provided on the outer and rear end of the 'E.
The coupling element E comprises a thick annular portion 10 disposed rearwardly comprising the conical face 7 inclined outwardly and rearwardly as indicated above, and it comprises a sleeve or tubular portion 11 with a wall. relatively thin and arranged forward. The annular portion engages the nut and the front end of the sleeve engages the body. The annular part and the sleeve are preferably, as shown, an integral part of a rod or of a tube, so as to have or to be able to present for the sleeve the characteristics of elastic resistance and for the element the hardness and the crush resistance, sufficient for the functions of the invention to be fulfilled.
The main function of the annular piece is to hook and hold the tube T with a strong mechanical grip and preferably also by providing a fluid-tight junction. The main function of the sleeve is first of all to offer sufficient axial resistance to the axial displacement of the annular part when the latter is engaged with the nut in order to transmit inwardly, the radial forces between the nut. and the ring to produce a clamping of the ring and its cutting edge 12.
Second, the ring must yield elastically both radially and axially to allow and transmit radial inward displacement and forward axial displacement of the cutting edge penetrating the tube wall, so that the edge can cut a rib R of appreciable dimensions (Fig. 3). At the same time the sleeve reacts between the nut and the body and provides a fluid tight seal on the rear face of the body and as the sleeve is shortened forward and curved inward (fig. 2 and 3 ), it forms a fluid-tight seal with the rib R and the adjacent wall of the tube.
In a similar and complementary manner, the roles and functions of the annular part should include the transmission from the nut to the sleeve of the forces necessary to ensure the tight seal between the sleeve and the body. The role of the annular part is also to shorten the sleeve forward and at the same time to transmit sufficient radial forces to bend this sleeve inward, as a consequence of its shortening in order to bring it while he rac-
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shortens, in engagement engagement and tight junction with the tube and the rib.
Another function of the sleeve is to apply, preferably, over the rib and the tube in the direction which creates a strong increase in adhesion and resistance to displacement of the nut and the ring once it has been shortened and bent as shown in Figure 3. This limits the cutting action of the edge 12 and indicates to the operator who performs the connection that the joint is sufficient because it encounters a strong increase in the tightening torque applied to the nut.
In Figure 4, the ring 10 of the element E has a tapered bore 13 preferably inclined at 15 from the axis of the element. This inclination is most favorable when the inclination of the surface 7 is approximately 30 on the same axis.
The conical bore 13 ends at its front end with the circular ridge 12 normal to the axis of the element and whose diameter fits exactly without play on the outer diameter of the tube T. This ridge is defined by l 'Intersection of the front end of the bore with the steeply inclined and preferably tapered surface 14.
This surface 14 is inclined in the same direction as the tapered bore 13, but at an angle of 87 to 88 on the same axis, so that it is inclined rearwardly and outwardly of the 'edge 13 at an angle of 2 to 3 with the plane of the edge 13 normal to the axis of the element. The edge 12 ′ and the adjacent mass of the ring thus constitute in fact an annular cutting tool whose angle of attack is 2 to 3, the cutting angle 87 to 88 and the clearance angle of 15. , the part to be used being the tube and the chip being the rib R.
The surface 7 of the ring is preferably inclined at the same angle of about 30 as the surface 6 of the nut N so that when the displacement of the nut towards the body is force-controlled, the ring is forced to move axially forwards and radially inwards and at the same time coaxially with the nut, the body and the tube without, however, a rolling and dumping action being observed.
This form of the invention also covers certain modifications made to the conical shape of surfaces 6 and 7 and to the strict correspondence of these surfaces with respect to each other insofar as these modifications do not change the operation and the characteristic results of the invention.
It is evidently visible that if the surface 6 of the nut is inclined at a slightly smaller angle than the surface 7 of the ring, the ring will tend to be driven by rolling forward, which decreases the The effect of the scraper hook of the surface 14 and increases the clearance angle of the front part of the bore 13. The reverse tends to occur, when the surface 6 is of a slope a little steeper than the surface 7. By covering the nut with cadmium as well as its surface 6, the friction between surfaces 6 and 7 is reduced.
The taper of the bore 13 facilitates the scoring action of the ridge 12 when the ring is forced to perform these combined movements, giving a suitable clearance angle and clearance, allowing the ridge to bite. in the outer surface of the tube, the step of the surface 14 facilitating the cutting and turning of the rib R. The height and the volume of the rib R and consequently the depth of the notch made in the tube T are limited between others by the radial dimension of the scraping surface 14, that is to say by the diameter of the bore 15 of the sleeve II adjacent to the face 14. To facilitate the reaming work and economically, the bore 15 may be of uniform diameter as shown.
Radially and outwardly of the edge 12, the ring takes its maximum thickness in a mass overhanging the edge, and the face 14, both forward and backward to give the edge sufficient support and strength as a cutting tool. This resistance also makes it possible to support the rear end of the sleeve and to impose a radiated pressure.
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the on it and on the rib R when the latter is wedged and clamped between the face 14 and the rear end of the bore 15, left or curved (fig.3).
The outer surface of the ring 10 may, in order to reserve sufficient radial space, be cylindrical as shown, over a limited length of the inclined surface 7 and towards the front. Surface 7 extends from the rear of the ring and forward to a plane normal to the axis, and only a little behind the plane of the ridge to provide broad support between the nut and the ring at all points from which emanate the force components applied to the edge. These considerations, together with the angles of inclination of the surface 6 and the bore 13, will tend to give the ring an effective axial length, measured from the line of intersection of the surfaces, which is not much greater than the thickness of the ring.
The principal length of the ring, measured between a front plane, located approximately halfway between the ridge and the anterior end part of the ring, and a rear plane approximately halfway between the inclined surfaces 7 and 13, is preferably equal to or slightly less than the total thickness of the ring.
As regards the material in which the element E is made, the cutting action of the edge 12 can be reinforced while giving it the minimum resistance to deformation and the minimum brittleness by hardening the surface of the l. 'tapered bore 13 in a limited area adjacent to edge 12 and over a thickness of 2 to several hundredths of a millimeter as indicated by shaded portion 16 in Figure 4. Such hardening affects the geometric line of edge 12 and tends to extend over a few hundredths of a mm on the face 14 upwards. The question of the choice of materials of the coupling element depending on the material of the tube to be coupled and the hardness required for the ridge 12 depending on the hardness of the metal of the tube, is discussed in more detail below.
The sleeve portion of element E has; preferably, in this embodiment of the invention, an anchoring portion 8 thickened radially towards the front and whose anterior face has a slight annular step 4 adapted to fit into the step 3 of the face 2 of the body by making a centering and joint engagement. The thickened portion 8 tends, with or without the interlocking of the steps 3 and 4, to prevent the end. before the sleeve 11 to extend radially when the element E is force-fitted between the nut and the body. Between the anchoring part 8 and the ring 10, the sleeve comprises a thin-walled tube called a bridge or elastic resistance part 9 which is preferably several times longer than its wall thickness.
Its bore 15 is larger than the outside diameter of the tube, the difference being about twice the radial dimension of the face 14, to allow an inner radial elastic deformation of the bridge and the inward cutting movement of the bridge. 'edge 12 until the rear end of the bottom of the bridge comes into contact with the rib R once the latter has been cut on the face 14.
The material from which the coupling element can be made leaves room for a considerable choice depending in part on the material and characteristics of the tube to be coupled, as well as on the materials desired for the nut and the body. . Preference is given to steel which is easily machinable and which admits surface hardening in all parts of the element including the bridge as well as the cutting edge (s), without there being any reduction in flexibility or qualities of the curved or worked parts as they should be in the device of the invention.
When using this steel, it is not essential to quench the coupling element other than by the quenching resulting from the necessary machining, as long as its cutting edge is harder than the tube and / or the body which must be started (fig. 6). With steel or stainless steel tubing or other hard tubing, a steel coupling member as above, hardened over its entire surface, gives satisfactory cutting edges while reserving the possibility of deformations in other parts of the liner. 'element.
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If a body or nut with aluminum tube is used, or steel or brass nuts and body with copper tubes, for example, the coupling element B can be made of such steel and not hardened. provided that it has a hardness greater than that of the tube to be coupled, in the form of fig. 5, 7, and preferably larger than that of the body to facilitate biting the ridge 20 into the body.
On steel tubes, a coupling element made of steel or of similar hardness but directly machinable can be used, which, after having been machined and shaped, receives a light case-hardening preferably only on the neighboring surface of the tube. ridge such as in zone 16 by cyanidation or carbonitriding, so as to have a cementation not exceeding a depth of 2 to 5 hundredths of a mm.
With stainless steel tubing, it is convenient to harden the cutting edge and area 16 deeper and to a greater degree of hardness, while avoiding hardening of the bridge and the rest of the coupling insulation. Limiting the hardening to a reduced area can be achieved by 1111 covering the entire element with copper in a light layer which is scraped off in area 16, or by covering the entire exterior of the element. element except in zone 16 before subjecting it to the case hardening treatment, which limits the hardening to the desired reduced zone and the cutting edge.
To facilitate understanding and application of the invention, an example will be found below giving the dimensions of the coupling element.
For a 12.5mm OD (1.25cm) tube, the required ridge 12 diameter only exceeds that 12.5mm by an amount sufficient to accommodate commercial tolerances - of the tube and element, so as to allow a free sliding fitting. The outside diameter of the anchoring portion 8 and of the ring 1 is approximately 1.70 to 1.72 cm. The portion 8 has a length of 1.5 to 2 mm, and the length of the bridge on its outer surface is about 2.8 mm. The sleeve measured along the bore 15 from the face 14 to its front end is 5 mm.
The radial depth of the surface 14, i.e. the height of the bridge above the ridge 12 is about 7.5 mm, except that this can be reduced a little for the case of tubes with extra thin walls. The thickness of the bridge is about 0.4-0.45mm, and the depth of the groove on the bridge between the top of the ring and the anchor is about 1mm. The outer cylindrical surface of the ring is approximately 0.75mm long. The overall length of the ring is not greater than its thickness. Although the drawing of fig. 4 is not strictly exact as a scale, it corresponds substantially to the dimensions given here by way of example.
For tubes of larger or smaller diameter, experience shows that not all of the above dimensions need to be changed proportionally. For example, in the case of the coupling element for a 25 mm tube; the bores and outside diameters of the ring and stopper can be approximately double those corresponding to the diameter of 12.5 mm and the total length can be moderately increased for the anchor and the ring. But the length and thickness of the bridge and the distance to the tube may very well be kept the same as the 12.5mm tube, although the main diameter of the bridge has been doubled from that of the 12.5 tube. mm.
It should also be noted that the length of the bridge, while maintaining the desired relative thickness, and the radial spacing, particularly from the rear end of the bridge to the ridge 12, can and preferably should be changed to increase or reduce the depth of the desired cut to be made by the edge 12 (in particular in the embodiment according to Figs. 1 to 4), depending on the thickness of the wall and the quality of the material of the tube to be coupled and the service and pressure to which the assembly will be subjected.
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The angles of inclination of surfaces 6 and 7 are preferably chosen from about 30; and the taper of the cone 13 and 13a described later, of about 15, because such angles have been found to be satisfactory in service and in testing both in terms of the desired torque and the cutting efficiency. and the waterproof junction. Flaring the angles of shoulders 6 and 7 without changing anything else, for example reducing them to 25, will increase the radial component on the ring, ridge and sleeve and correspondingly decrease the axial component. by increasing the path of the nut relative to the displacement of the edge 12.
Such conditions may be of advantage in the case of heavy and thick walled tubes. Conversely, if the shoulders 6 and 7 are inclined at 35, other tendencies will arise which will be more advantageous for soft and thin-walled tubes. By reducing the inclination of the bore 13 from 15 to 10, the other characteristics being unchanged, one tends to require a greater axial displacement of the ring and of the edge to achieve the same depth of cut and one will tend to increase the value of the clamping exerted on the tube and increase the force connection surface between the tapered bore and the tube.
This has advantages for coupling a large diameter, relatively thin and soft walled tube for use in certain circumstances where anti-vibration qualities are required for the coupling. Increasing the tilt of the bore from 15 to 20 for example, the rest being unchanged, will tend to cause opposite effects and will have advantages for different purposes, for example to get a deeper cut more quickly and less general hooking between the bore and the tube.
This form of the invention is characterized because the parts are assembled in the reciprocal positions shown in Figures 1 and 2, the front end of the tube and the front end of the coupling element E abutting against each other. 'other, the body, the profiled shoulder 6 of the nut resting on the shoulder 7 of the ring and the ridge 12 resting on the outer surface of the tube. After that, the nut is forcefully advanced towards the body thanks to the existing thread between them. Consequently, the ring 10 with its ridge 12 is at the same time clamped and deformed inwardly, and displaced axially relative to the tube and to the body; while the bridge 9 resiliently opposes the axial movement of the ring enough to cause its radial deformation and the radial deformation of the edge 12.
When the rear end of the bridge gives way and bends inward, or arches while squeezing the ring and cutting edge, there is an axial displacement of the ring forwards. Cutting engagement between ridge 12 and tube begins as soon as the ridge is compressed toward that engagement, and preferably can and should continue under the force of the nut until a abutment occurs from the rear end of the bridge against the rib R, the latter being turned back by the edge 12. A direct consequence of this action is that the front end of the element E is forced to achieve a watertight seal. fluid with the rear face 2 of the body and the rear end of the bridge.
At the same time, the ridge 12 and the face 14 and the front part of the bore 13 are in contact and form a tight seal against the tube because these parts are mechanically pressed against the tube against stress. outward pressure. During this time, the rear end of the bridge and the front end of the bore 13 engage the tube, opposing forward movement of the tube.
This stop improves the coupling, in particular reinforces it against rupture due to water hammer either during testing or in service, water hammer characterized by sudden variations in more or less pressure or from positive pressure to negative pressure.
The taper angle of the bore 3 not only provides clearance and clearance to facilitate the action of the cutting edge described above, but also limits radial crushing and force engagement of the portion. of the bore 13 which is in contact with the surface of the tube behind the cutting edge. When the bore has a taper of 15 which has been
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Taken as preferable, the surface of the bore immediately behind the cutting edge tends, bearing on the freshly cut surface of the tube, to force the cutting edge to have a forward and downward displacement. 'inside with respect to the surface along a 15 taper on the axis of the coupling.
This travel path of the cutting edge is, however, influenced not only by the slope of the bore 13, but also by:
1) the resistance of the tube wall to radial pressure deformation;
2) the resistance of this wall to the notching action of the edge 12;
3) The relative resistance of the sleeve bridge to axial shortening as a function of its resistance to bending or radial bending,
4) resistance of ring 10 to radial pressure deformation;
5) the inclination of surfaces 6 and 7 and consequently the direction of the resulting force applied by the nut on the ring.
For example, if the bridge 9 is more resistant to axial shortening as compared to the resistance of the tube to diametral deformation plus the resistance of the ring to diametral deformation, then the ring and ridge 12 will tend to have relatively greater radial inward motion and comparatively smaller axial displacement. The bore will then tend to have a greater grip on the wall of the tube which will be more compressed but slightly more notched.
At the opposite extreme, in the reverse example, if the bridge 9 is weaker in its resistance to axial shortening and the strong and rigid tube is more resistant to cutting the edge and if the ring has resistance to cutting. relatively high deformation, then the edge will tend to have a larger or too great axial displacement with too light a notch oq marne so little notch that the bore 13 may not engage the tube wall except very close to the line of the edge 12. For the application of the invention, the parts must be chosen of shapes and dimensions favorable for the role they have to play according to the description above.
The ideal resistance offered by the bridge 9 to axial displacement of II.-ridge 12, in this embodiment of the invention, will be somewhat greater than that which would be required for the ridge to move toward the edge. forward and inward in the surface of a 15 taper, for example that which would correspond to its penetration and displacement in the area of a 20 to 25 taper and consequently the front portion of the bore 13 will tend to bear on the outer surface of the tube which has been cut and will resist the radial component of force which tends to deepen the notch.
There will be a hooking effect on the tube and vibration damping in the tube wall which will be significant and effective.
As shown in fig. 3, it is preferable that the anterior part of the bore 13 corresponding to half or 3/4 of its length takes an energetic catch on the outer wall of the tube behind the notch once the joint is completed. The strength of the attachment tends to be greater in the vicinity of the ridge to gradually decrease going towards the rear end of the contact between the bore and the tube.
A modified form of the invention is shown in Figs.
5 and 6, using the same reference numbers. This shape differs from the previous shape in certain details of the coupling element E 'which corresponds to the element E described except that, in E', the ring 10a has a
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13a-13b bore different from 13. On the other hand, the sleeve and the portion forming the bridge 9a are in extension and terminate at the front end of the element with a bevelled face 19 which is preferably hardened and ends on the outside with a cutting edge 20 adapted to cut into the rear face 2 'of the body 2 in order to constitute a seat there (fig. 5 and 6).
The front part 13a of the bore of the ring 10a may correspond exactly to the bore 13 of the element E, forming a conical surface at 15, and this surface being hardened in the vicinity of the cutting edge 12 and towards the edge. 'back. This tapered portion 13a of the bore of the ring may extend rearwardly from the cutting edge over 1/3 to 1/2 of the total length of the bore and beyond the bore may take a cylindrical shape 13b coaxial with the conical bore 13a and the entire element.
Furthermore, the ring 10a corresponds exactly to the ring 10 described above.
The sleeve and the bridge 9a correspond as a whole to the bridge 9 above, except that in this embodiment of the invention it is preferable that the wall be of uniform regular thickness throughout and terminate at its anterior end by the hardened cutting edge mentioned above.
For the realization and use of this embodiment of the invention, the parts play substantially the same role as that described above except that the edge 20 at the front end of the sleeve should, under the effect of the pressure of the nut, cut its own seat in the bearing face 2 'of the body B in order to achieve a tight seal and increase the resistance to radial extension by its notched hooking with the rear face of the body. Under the same influence of the forces and displacements of the nut, the ring 10a will move axially forward and radially inward, bringing its cutting edge 12 into engagement with the outer surface of the tube T, these displacements being facilitated by the elasticity of the sleeve and of the bridge 9a as was mentioned above.
In this form of the invention, however, when the parts are near the positions shown in fig. 6, the cylindrical portion 13b of the bore of the ring 10a will come into contact with a corresponding length of the outer surface of the tube T and, as the tube is more firmly and easily engaged by this cylindrical portion of the bore, any further deformation of the ring 10a will abruptly cease. This stop application effect results in a sudden increase in the torque, and signals the completion of the junction.
It also gives a strong, vibration-damping grip of the entire length of the ring portion 10a on the tube over a larger area than can be achieved in the form of invention described above for a mens. notch depth.
As indicated in fig. 6, the abutment effect which is obtained by engagement between the cylindrical portion 13b of the bore of the ring 10a and the tube is preferably simultaneous with the abutment of the rear end of the sleeve or of the bridge 9a on the rib R and the adjacent part of the tube. The stopper of the ring, however, need not be simultaneous with the stop of the rear end of the sleeve bore, since by redizing the diameter of the bore 13b relative to the 'bore 11 of the sleeve, the stop may occur exclusively through the ring, thus limiting the notching depth and stopping the cutting operation before the bridge or sleeve 9a is necessarily arched to the degree shown in fig. . 6.
Likewise, the sleeve 9a does not need to be placed to necessarily limit the radial dimension of the face 14 with the intention of limiting the dimension of the bridge R, but it can join the front face of the ring 10a to a different location which need not necessarily be chosen depending on the abutment action of the sleeve or the bridge.
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In the connector shown in Figures 12, 13, 14, the body B has an internal bore 2 corresponding to the interior of the tube T, and a shoulder 4 against which bears the end of the tube T. Following the shoulder 4, the body has a flared mouth 3, opening towards the rear and preferably conical.
The body may also have a male external thread corresponding to the female thread of the nut N. The latter has a bore 5 arranged rearwardly and through which the tube T.
The nut N has a shoulder 6, inclined, preferably conical, extending forwards and outwards with respect to the bore 5 of the nut. Between the latter and the mouth 3 of the body, the coupling element E is forced to maintain and seal the tube tight when the nut and the body are brought together by force under the effect of the thread. It is understood that the nut and the body can have any of a number of external shapes and configurations, including the usual flanged shapes.
The coupling element E is in the form of a ring capable of encircling the tube T near the end thereof, but slightly behind it, and has a thick rear annular part 10 having a substantially internal bore 9. cylindrical, the diameter of which allows a sliding fit on the outside of the T tube.
The coupling element E also comprises a sleeve or bridge 11 extending forwards and of relatively small thickness, having an internal bore or counter-bore 15, of diameter substantially greater than the bore 9, which terminates at its rear end in a radial shoulder or face 14 which is preferably inclined rearwardly and outwardly, and has a substantially conical shape inclined by about 80 with respect to the axis of the bore 9, that is to say inclined about the backwards. Preferably, the sleeve-shaped and ring-shaped parts of the element E are in one piece, and) in many cases,
can be turned from a bar as machined or from a tubular sleeve having or capable of acquiring the varying characteristics of strength and hardness as will be more fully described later. The element E also comprises an annular part 19, extending towards the rear and of relatively small thickness, forming an integral part of the ring at its smallest rear part and having its bore in the extension of the bore. 9 of the annular part.
The annular part of the element E between the sleeve 11 and the extension 19, is substantially as long as it is thick and has, towards the rear and; towards the outside, a flat profiled shoulder or surface 7, preferably substantially conical. , and more inclined than the shoulder 6 of the nut N to which it is juxtaposed and with which it acts in cooperation (fig. 12 and 13). While the surface 6 of the nut N is inclined approximately 300 with respect to the axis of the nut, the surface 7 of the ring 10 can and preferably should be inclined approximately 45, so that the surface 7 of the assembly has, relative to the surface 6, an angular difference of approximately 15.
This angular difference is in relation to the inclination of the face 14, and, although the specific values of these angles can be appreciably modified, the relation between them is, preferably, advantageously maintained. However, when the relation of the tilt angle is reduced with respect to the angular difference, the tilt tends to become negative at the end of the scoring operation, which is not necessarily disadvantageous especially with tubes of relatively soft materials.
On the contrary, an increase in the angle, of inclination of the face recommended by the machinists, tends to facilitate the notching action, described more fully below, at the expense however of the resistance of the cutting edge or bit. . The absolute or effective values of the angles
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surfaces 6 and 7 respectively can also be modified, for example by 5 more or less, by changing or without changing the differential angle between them, but preferably keeping a differential angle of sufficient value for the reasons cited above.
A flattening of the angle of surfaces 6 and 7 increases, other things being equal, the radial component with respect to the axial component of the action exerted by the nut on the ring, and increases the mechanical superiority of the 'nut on the ring, while requiring a greater number of turns of the nut compared to the increased work carried out on the coupling element, something often useful when one has to do with tubes which are difficult to notch and hang. The reverse occurs if the angles of surfaces 6 and 7 are made more sloping.
The annular portion 10 also has a short cylindrical outer surface, the rear end of which meets the shoulder 7 to form a rear outer angle, or abutment 8, which is arranged to have substantially exclusive initial contact with the shoulder. profile 6 of the N nut. At the front inner end of the ring 10, as seen in the cross section, the inclined surface 14 meets the bore 9 to form a circular cutting edge 12 and acute.
At its end adjacent to the ridge 12, and on a limited surface behind this point, the surface of the bore 9 is preferably a hardened surface, as indicated by hatching at 13, to a depth about 0.025 to 0.075 millimeters.
This hardened surface, adjacent to ridge 12, gives this ridge the desirable characteristics for notching the tube and further creating a desirable clamping of the ridge and adjacent ring body, without causing or tending to cause any fracture. nor damage to the ring or its edge, while the latter is clamped and the notching operation is continued. The ridge 12 preferably extends a little rearward with respect to the front and outer end of the ring 10, and it is located near in the radial direction and far in the longitudinal direction; relative to the annular edge 8 of the ring.
This results in that, when the junction is completed, the ridge 8 tends to cover the ridge 12, so that the ring after junction as shown in FIG. 13 tends to have its maximum radial thickness plumb with edge 12.
The sleeve-shaped portion 11 or bridge of element E is preferably 50 to 75% longer than the ring 10 and its thickness is about 1/3 to 1/4 the thickness of this. ring 10. The front outside angle of the sleeve 11 is preferably rounded so that the contact with the flared mouth 3 of the body is smooth and non-abrasive.
The front end part of the sleeve preferably has a radial face, which intersects the front end of the bore 15 at a shallow angle, preferably about 90 or a little less, to form a sharp cutting edge 17, similar to edge 12, but preferably having a less steep incline to meet less resistance than edge 12 in its scoring action. Preferably, the surface of bore 15 immediately adjacent to ridge 17 and rearwardly is a cured surface at 18, analogously to cured surface 13 adjacent to ridge 12 described above.
The material from which the coupling element can be made can be chosen from a considerable range, depending in part on the material and characteristics of the tube to be coupled, as well as on the materials which it is desired to use for the nut and the body.
For the coupling element, a steel is used which is easily machinable and which allows hardening of surfaces in all parts of the coupling element; including the sleeve of the element E as well as the cutting edge or edges, without detrimental decrease in the flexibility and malleability of the flexible and malleable parts, characteristic of the mode of operation of the coupling element.
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Hardening of the coupling element does not necessarily occur other than by the hardening due to the necessary machining, as long as its cutting edge (s) are harder than the tube to be scored. With steel or other harder tubing, the fully hardened steel surface of the coupling member provides satisfactory cutting edges and prevents the desirable malleability of other parts of the member. When using an aluminum body, nut and tube or a steel or brass body and nut and copper tube for example, the coupling member can be made of such steel and not hardened to as much as its hardness is greater than that of the tube which is to be coupled.
With steel tubes, a steel coupling element of comparable hardness, but easily machinable, which, after being machined and formed, is subjected to hardening over a small area, preferably only on the surface, can be used. adjacent to the ridge (surfaces 13 and 18), by cyanidation and carbo-nitriding, to obtain a zone of the order of 0.025 to 0.050 millimeters in depth.
Surface hardening can be limited to areas 13 and 18 by lightly plating copper all over the element and then scraping the plating off surfaces 13 and 18 before subjecting the element to a surface hardening treatment, thus substantially limiting the hardening to these areas and to the cutting edges. Although this way of locating hardening is cited with special reference to the coupling of steel pipes, there is no need to be limited to this example of hardening for this specific use or any other, but it is cited. as an illustration of the precepts and teachings of the invention.
To facilitate understanding and practice of the invention, an example of the dimensions and proportions of the parts of the coupling element is given below, by way of illustration and example:
For a 12.5mm OD tube, bore 9 only exceeds 12.5mm by the amount needed to accommodate commercial tolerances of the tube and mating member to achieve smooth sliding. The outer diameter of the ring is approximately 17mm.
The length of the sleeve 11 on the outer surface is about 3 to 4 mm, and measured between the edge 17 and the surface 14 about 3.6 to 4.3 mm. The radial depth of the sleeve "t above" the ridge 12 and the bore 9, and "above" the outside of the tube in the first example, is about 0.8mm, the thickness of the tube. sleeve about 0.45 to 0.5mm, and the gap between the outside of the bridge and the outside diameter of the ring is about 1mm. The outer cylindrical surface of the ring is about 0.8 to 1 mm, the total length of the ring being about 2 mm 5 to 3 mm and the extension 13 preferably extending about 0.8 to 1 mm rearwardly of ring and being about 0.4 to 0.5 mm thick.
As a rule of thumb, the average length of the ring can be taken approximately equal to its maximum thickness. For larger or smaller tubes, all of the above dimensions do not or do not necessarily have to be changed proportionally. For example, to make a coupling with a 25mm tube, 4, the bores and outside diameters of the ring and sleeve can be approximately doubled from the dimensions corresponding to 12mm 7, but the total length of the This element may be only moderately increased, and the length and thickness of the sleeve, as well as its distance from the tube, may keep the same values as for 12.7 mm, while the average diameter of the bridge must be approximately doubled.
In this embodiment of the preferred form of the invention, when the nut N is forced to advance towards the body B, the flared mouth 6 of the nut meets the angle or stop 8 of the ring, pushing the coupling element E forward towards the body, while the front outside angle 16 of the sleeve meets the flared mouth 3 of the body and thereby tends to be compressed, and, by its resistance to this
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compression, however withstands any forward axial movement of the entire coupling element E. An uncompensated torque then develops between the ridge and the junction of the sleeve with the ring, which tends to turn the ring anti-clockwise, as shown in fig. 12 and 13.
When the parts have the proportions indicated above, this initial resistance of the sleeve to the axial movement of the element does not cause significant rotation of the ring capable of bringing the edge 12 into contact or effective contact with the notch with the outer surface of the tube. Continuing forward movement of the nut toward the body advances the assembly of the coupling element E forward and increases the progressive compression of the front end of the sleeve while increasing the pressure. reaction between the rear end of the sleeve and the ring until the front end of the sleeve is sufficiently compressed so that the edge 17 comes into contact with the wall of the tube (see fig. 13).
Then, the ridge 17 tends to begin to notch the tube and causes the appearance of a significant additional resistance to the axial advancement of the sleeve forward, and, as a result, the sleeve offers new resistance to the forward movement. the front of the lower middle part of the ring by forcing the ring to perform its rotational movement and begin to notch the tube through the ridge 12 a little behind the position shown on the figure 13.
The continuation forwards of the movement of the nut towards the body now causes the deep notching of the tube by the edge 17 which tends to cut by turning a rib RI in front of the front end of the sleeve, this action to cut by turning or to tend to cut the rib R 1 rapidly, increasing the resistance of the front end of the sleeve to any further axial displacement forwards. The speed with which this resistance increases depends, in large part, on the shape of the front end face of the sleeve.
It is preferred that the ridge 17 is such that this ridge makes a relatively small, but complete annular cutout which increases the resistance of the front end of the sleeve to any axial movement, to the point of causing inward deflection or buckling. of the rear end of the sleeve, the rotation of the ring and the notching action of the tube by the ridge 12.
The sleeve 11 is resistant along its axis, and radially weak, that is to say strong enough to develop, under the effect of axial compression, an uncompensated torque between its reaction points on the sleeve. ring, and ridge 8 to cause the ring to rotate forward and inward, while the front end of the sleeve is strong enough to resist any axial movement, yet has resistance weak enough to undergo an inward deflection, or looping, in the vicinity of the ring. The rotation of the ring, the compression of the cutting edge 2 and the start of notching of the tube by the edge 12 are thus facilitated.
The notching contact between the ridge 12 and the tube necessarily offers resistance to any forward movement, which gradually increases. The measurable resistance of the rear end of the partially deflected and looped sleeve, to any free movement of the whole ring, prevents greater mechanical action of the edge 12 on the tube, and causes the progressive rotation of the tube. ring, the compression of the edge, the combined radial movement, inward and forward, of the edge in the tube, and the cutting of the rib R 2 of an appreciable dimension, along the inclined surface 14. The rotation of the ring is accompanied by a forward sliding movement of the nut and of its profiled shoulder 6 on the edge 8 of the ring,
acting on the angular part of the ring forwards and compressing it, and on the cutting edge inwards and making it advance forwards. The continuation of the forward movement of the nut towards the body, causes the notching action of the edge 12; cutting the rib R 2 and looping the rear end of the sleeve inwards
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further on the tube and rib and limiting the rib under the looped rear end of the sleeve until the parts substantially reach the position shown in Figure 13. During this time, the ring performs its rotational movement up to that practically all of its shoulder 7 has come into full contact with the shoulder 6 of the nut.
At the same time as these actions which have just been described, the front end of the sleeve continues to exert its notching action on the tube via the ridge 17, and establishes in fluid-tight contact between the 3 flared mouthpiece of the body and tube. The rotation of the ring caused by the nut N is accompanied by a relative differential movement of the nut and the ring. The nut protrudes from the ring in its forward axial movement and, among other details noted above, the contoured shoulder 6 of the nut comes into contact with the outer rear corner of the rear extension 19 of the nut. 'coupling element E, deflecting and compressing this extension until causing, behind the ring, a solid tube catching, bearing over a large area and resistant to vibrations.
As a result of the various actions caused by the deformation of the coupling element E described above, the two ribs R 1 and R 2 formed in front of the notches made by the ridges 12 and 17, were cut in holding the tube with great force against the action of expansion pressures which tend to push the tube back out of the body.
Likewise, a tight fluid-tight seal is obtained between the front end of the sleeve and the flared mouth of the body, and the tube is held first by a sealed compression coupling behind the ridge 17 by the front end of the sleeve, secondly by a sealed compression coupling by the rear end deviated from the bridge which, moreover, limits, hooks and compresses the rib R 2. third by a sealed compression coupling behind and by the ridge 12, fourth by a coupling of compression between the body of the compressed ring and the tube, and fifth by a strong and increased compression hook between the rear extension 19 and the tube.
In total, the coupling element E acts to cause a substantially continuous hooking of the tube over the entire length of the element, increased by two notches in the tube, and thus advantageously becomes an integral part of the tube to strengthen the coupling of the tube. the latter with the body in the mutual embrace of the nut and the body. As shown in Figure 13, a middle portion of the sleeve 11 is not in contact with the tube, but, if close and continuous contact is desired along the entire length of the element E, one can l 'get by using a slightly shorter sleeve.
In the variant of the invention, shown in Figures 15, 16 and 17, the parts and portions of parts similar to those described above are denoted by the same letters or reference numbers. Thus, the nut N and the tube T can be made identical to those described above, but, in this embodiment of the invention, the body B 'and the coupling element E' undergo certain characteristic modifications.
The body B 'corresponds to the body B, and has the same role vis-à-vis the nut N and the same bores 2 and shoulder 4 against which the end of the tube T abuts. But it differs from body B in that the flared mouth 3a of body B 'is shorter and more inclined, so that if the mouth 3 of body B is inclined by about 20, the flared mouth 3a of body B 'can be tilted about 35 to 40.
The coupling element E 'substantially corresponds to the coupling element E in the rear parts of the latter, but it is modified as to the front parts which have a particular role to play in competition with the flared mouth 3a of the body B '. The ring, that is to say substantially the rear half 10a of the coupling element E '.
substantially corresponds to the annular portion 10 of the coupling element E, its external configuration, in front of the annular ridge 8, rapidly merging into the outer conical surface of the front portion 21 of the element E ', arranged in an-
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nular and cantilevered. Preferably, the angle and edge 12 are closer to being radially aligned than in element E.
On the other hand, the annular portion 10a has the same cutting edge 12, the same inclined face 14, the same hardened surface 13, the same bore 9, the same shoulder 7 profiled at 45 towards the rear and the exterior and the same exterior angle 8, all these elements being connected in substantially the same way, to accomplish substantially the same offices and functions in the element E 'as in Isolated E. In this modified embodiment of the invention, the extension 19 is added at the rear end of the ring 10a in and for the same purposes and with the same effects as those described above.
The wedge-shaped portion 21 comprises a part of the element E 'extending integrally forwards and forming an integral part of the annular portion 10 a thereof, having a tapered and preferably conical, inclined outer surface 24. from about 20 to 25 on the axis of the bore 9 and at an angle significantly smaller than the inclination of the flared mouth 3a of the body internally, the portion 21 in the form of a wedge and cantilever has a conical bore 25 opening outwards and forwards, the surface of which is inclined by about 5 to 10 on the axis of the bore 9, and which meets the inclined surface 14 at its end back. This portion 21 has, at its rear end, a diameter corresponding substantially to the diameter of the bore 15 of the element E, or a little smaller.
The wedge-shaped portion 21 has an axial length, measured forward of the surface 14, approximately equal to the length of the ring 10a measured from the surface 14 to the front end of the extension 19 and of which the wedge shape, viewed partly in cross section, matches the annular portion 10a of the coupling member (Figs. 15 and 16).
The front end of portion 21 is rounded outwardly as at 26, to achieve initial smooth sliding contact with the flared mouth 3a of the body, and in this modified embodiment of the invention it is preferable that the inner front end of the portion 21 is rounded inwardly as at 27, instead of being sharpened as at 17 in element E, although, on the contrary, the inner front end of the portion 21 may have a sharp hardened edge corresponding to the edge 17 and a hardened surface area corresponding to the area 18 of the element E.
The front rounded end of the wedge-shaped, cantilevered portion 21 has an outside diameter calculated to fit squarely into the flared mouth 3a of the body (Fig. 15), before the constrained deformation of the body. coupling element. The outward flaring of the tapered bore 25 allows for a corresponding increased rolling angle of the annular portion 10a, and thereby of the entire element E 'before the portion 21 "abuts" or comes into contact with it. in contact with the tube (fig. 16).
The coupling action and the mode of operation of this embodiment of the invention corresponds in part to the embodiment described above with the difference that, when the nut N forces the coupling element E ' forward with respect to the body B 'and to the tube T, by a force contact of the shoulder 6 of the ring and of the angle 8 of the coupling element, the front end of the portion 21 of the coupling member is immediately subjected to compression and forced to deflect inwardly, and immediately tends to rotate the annular portion 10a forward and inward,
in combination with the simultaneous uncompensated torque produced on the annular part by the force exerted by the nut on the edge 8 and the resistance to any forward axial movement exerted by the wedge-shaped portion and transmitted to the part annular. Thus, immediately after the different parts have been brought into initial contact of action, as shown in Fig. 15, the forward movement, rotation and compression of the ridge of the ring 10a is caused when the The nut begins to move along the axis with respect to the ring and the wedge 21 is compressed and rotates with the ring, as it is forced into the flared mouth of the body.
A characteristic of this embodiment of the invention is that the entire element E 'undergoes a rotational movement.
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tion forward, caused and accompanied by the edge 12 in its axial forward and radial inward movement and in its action of notching the tube.
The cutting edge 12 is thus immediately constrained to score the wall of the tube and to cut a rib R2 of appreciable size which, when the notch reaches the desired depth, is blocked below the wedge portion 21 compressed towards inside at the front end of the bore thereof, while the front end of the portion 21 of the coupling member is constrained to compress and hook the outside of the tube forward of the rib, so that substantially the entire length of the bore 25 produces a compressive tight fit on the outside of the tube and the newly cut rib. At the same time, the front outer portions of part 21 establish an extended and solid effort zone and fluid-tight engagement with the flared mouth 3a of the body.
At the same time, the nut N has passed the ring by bringing the shoulder 7 of the ring into substantially total contact with the shoulder 6 of the nut, and by compressing the ring, not only according to the notching contact indicated above, but also according to a solid compression coupling contact with this tube all along the bore of the ring, increased by the solid contact between the rear extension 19 and the outside of the tube to the rear part of the coupling element, substantially as described above with reference to the same parts of the coupling element.
When the coupling element E 'has been deformed under the conditions indicated in figure 5, it has made a notch and locking contact of the tube by means of the ridge 12 and it has provided for the tube a catch. Compression sealed, vibration resistant and damping over the entire length of the coupling element. Externally, the coupling element is hooked and compressed over substantially the entire length by the flared mouth of the body and the contoured shoulder of the nut. Finally, the entire element E 'has its reduced diameter while its shape and position are forced to change (see fig. 15-16).
In this embodiment of the invention, the coupling action is faster relative to the axial rotational movement of the nut than in the embodiment of the invention described above and the coupling element and the nut in their modified form therefore both have a smaller longitudinal dimension. In this embodiment of the invention as in the previous embodiment, however, the depth of the notch made by the edge 12 is deliberately limited by the abutment of the adjacent interior parts of the coupling element on the exterior wall of the tube, which results in a sharp increase in the torque which indicates to the operator that the coupling action and the joining of the different parts are complete.
In both embodiments of the invention, a solid and clean junction and coupling is effectively obtained with limited torque and high safety. The same kinds of materials can be used and chosen to make the different parts of this embodiment of the invention, as described above, and they can be treated in the same way for the same purposes and with the same or substantially the same advantages. .
The connector shown in fig. 8 to 10 comprises a body B externally threaded on the rear end of which the tube T must be coupled and joined by the cooperation of the nut N with internal thread.
Between this nut and the body, is force-fitted the coupling element E which hooks tightly to the tube, and enters into a sealed junction relationship with the rear end of the body. The body B has a bore 1 as an extension of the bore of the tube T and of the same internal diameter as the latter.
The rear face 2 of the body can, according to the invention, be essentially flat and even and be normal to the axis of the bore of the body, which facilitates the production of a very tight contiguous coupling.
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d on itself. The rear face 2 of the body serves as a longitudinal or axial stop for the front end of the tube T, preventing it from performing an axial displacement towards the body and also serves as a stop for the front end of the coupling element E keeping the front end of the element against any forward axial displacement.
The nut N has a bore 3 coaxial with the axis of the bore of the body and coaxial with the tube and enclosing the tube exactly but freely, and for the characteristic cooperation of the invention, the nut has an inclined face directed towards the front, preferably in the form of a female conical seat or profiled shoulder 6, able to come into engagement with the complementary male shoulder 7 of less inclination provided on the rear outer end of the coupling element E. Preferably, the female shoulder 6 of the nut is inclined at about 25 to 30, while the male shoulder 7 of the coupling element is inclined at 45 in order to create an angular difference of about 15 to 20 for facilitate the fitting of the element and its engagement with the tube as will be described below.
The nut N and the body B are shown in their usual conventional forms, but the terms nut and body extend to equivalent parts or members such as a flange body or flange ring, such as a flange having at the rear a face corresponding to the face 2 and flange ring having a profiled shoulder corresponding to the shoulder 6, both intended to cooperate with the element E and the tube T as said above and as will be indicated more far.
The coupling element E comprises a relatively thick annular portion 10, having the surface 7 inclined outwardly and rearwardly, and preferably conical mentioned above, and comprises a tubular forward elongate portion or a relatively thin-walled sleeve 11 with a thicker annular portion 8 serving as an anchor or stopper at its front end. The ring cooperates with the nut, and the anchoring part of the end of the sleeve cooperates with the body.
The annular and sleeve parts are preferably in one piece as shown, joined from a bar or a tube, so as to have or be able to acquire the qualities of elastic force and resistance necessary in the sleeve and the qualities of deformation by necking and hardness necessary in the ring, this in order to fulfill the roles which characterize the invention.
The main function of the ring is to hook and hold the T-tube with a forceful grip and preferably also with a tight junction. The main function of the sleeve is: firstly, to offer sufficient axial resistance to the displacement of the ring when the latter is engaged with the nut, and this in order to create force components, acting radially towards the interior, between the nut and the ring, so as to pro @ oquer the tightening of the ring and its cutting edge 12;
second, to yield elastically both radially and axially to allow and cause displacement, axial forwards and radial inwards, of the cutting edge in the tube wall, so that the edge can cut by turning a rib R of sufficient size (figure 10). At the same time, the sleeve reacts between the nut and the body and makes a fluid-tight seal with the rear face of the body, and, as the sleeve portion is shortened and bent inward (Figures 9 and 10), it forms a fluid-tight seal with the rib R and the position adjacent to the wall of the tube.
Conversely and complementarily, the functions of the annular part include the transmission, from the nut to the sleeve, of the radial components of forces which ensure the tight seal between the front face, preferably flat, of the anchoring part of the sleeve and the body. It is thus possible to shorten the sleeve and to transmit components of radial forces from the nut to the rear end of the sleeve to force the latter to yield elastically inward and
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bend as a consequence of its shortening to enter into a tight junction and hooking relationship with the tube and the nenvure.
Another function of the sleeve is to apply to the tube and the rib so as to energetically increase the resistance to displacement of the nut and the ring, thus limiting, once it has been bent as shown in figure 10 , the cutting action of the edge 12 and indicating to the operator that the junction is sufficiently tight and tight due to the sudden increase in the torque applied to the nut.
Regarding the structure of the element E, the ring 10 has a cylindrical bore 13 which ends at its end before the cutting edge 12 which is circular, normal to the axis of the element and of a diameter which is preferably exactly matched to the outside diameter of the tube T.
The ridge is defined by the intersection of the front end of the bore with the inclined conical surface 14. The latter is inclined about 80 to 75 on the same axis, which gives it a backward and outward tilt. outside from edge 12, about 10 to 15 on the plane of the edge normal to the element axis. The ridge 12 and the portion of the adjacent ring form an annular cutting tool having a leading angle of about 10 to 15, a cutting angle of 75 to 80, and initially a small clearance angle to to the tube considered as part to be notched and to the rib R considered as chip. It can be seen that the ring 10 is driven by rotating forward to achieve a clearance angle for the cutting edge 12.
Preferably, the surface 7 of the ring is inclined at about 45, so that when the nut is forced forward towards the body, the ring first engages the shoulder 6 of the nut by its rear exterior angle 3. Then this ring is forced to move by rotating forward and radially inward, thus having a tilting and advancing action.
This embodiment allows certain variations in the exact taper of the surfaces 6 and 7 provided that this does not modify the procedure and the result. It can be seen that the difference in slope of surfaces 6 and 7 allows the ring to be rolled forward by slightly decreasing the inclination of surface 14 and by creating a draft angle at the rear end of the ring. The bore 13 in the vicinity of the edge 12. The inclination of the surface 14 facilitates the cutting action of the edge when the ring is forced to this combined movement, which causes the edge 12 to bite into the edge. outer surface of the tube and cut and rewind rib R.
The height and volume of the rib R and consequently the depth of the notch in the tube T are limited by the radial dimension of the scraping face 14, i.e. by the diameter of the bore 15 of the sleeve 11 in the vicinity of the face 14. For ease of machining, the bore 15 may be of a uniform diameter as shown.
Radially towards the outside of the ridge 12, the ring 10 has its maximum thickness so as to overlap the ridge and the face 14 both forwards and backwards and to ensure good resistance and good support at edge 12 considered as a cutting tool.
The shape of the ring makes it possible to support the rear end of the sleeve 11 and to impose radial pressure on the latter and on the rib R when the latter is wedged between the face 14 and the rear end of the curved sleeve 11. inward as shown in Figure 10. The outer surface of the ring 10 may, to maintain a certain radial spacing, be cylindrical, as shown, a certain distance forward beyond the ridge 3 of the top. of the shoulder 7.
The edge 13 is annular and located in a plane normal to the axis of the ring, but a little behind the plane containing the edge 12, which provides a sufficient lever arm to initiate the tilting of the ring. and, after tilting, figure 10, sufficient support between the nut and the ring at all points around the points from which emanate the radial and axial components of the forces applied on
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the ridge. The principal length of the ring, as shown in the drawings, is preferably about equal to or even slightly less than the total thickness of the ring.
The tilting action of the ring 10 (Figures 2 and 3) is best achieved when the difference in the inclinations of the shoulders 6 and 7 is about 20 and the inclination of the face 14 is about 10 to 12. In this case, the face 14 is roughly normal to the axis and retains a slight inclination at the end of the tilting of the ring and the cutting (figure 10), while the shoulder 7 of the ring has been brought to substantially coincide with the smallest inclination of the shoulder 6.
Figure 10 also shows that the initial tilting of the ring and the resulting pressure on the edge 12 creates a clearance and clearance angle between the bore 13 and the surface of the tube behind the tube. 'ridge, which begins and facilitates a slight scoring action, in particular when the face 14 is well inclined, the front end of the bore 13 taking a conical shape behind the ridge when the tightening occurs. of this and its notching action. The choice of material for the coupling member is described below depending on the material of the tube and the desired hardness of edge 12 relative to that of the tube.
The sleeve 11, part of the element E, preferably has, in the embodiment in question, an anchoring portion 8 which is thickened radially towards the front, the front face being turned relatively polished and perpendicular to the axis of the element in order to engage in a sealed junction with the face 2 of the body. The thicker portion 8 tends to prevent the front end of the sleeve 11 from expanding radially when the element E is force-fitted between the nut and the body. When any protrusion of the nut attacks the coupling element and in particular before the edge 12 is forced to engage in the tube, the element tends to rotate with the nut except that this rotation is prevented by friction between the rear face 2 of the body and the front face of the portion 8 of the sleeve.
The frictional engagement at the start is accompanied by pressure and relative displacement between these faces, and as a result, tool lines and other surface irregularities are removed and will obtain a good watertight junction of the two surfaces.
These faces do not have to receive any special anti-friçtion or other treatment, tending to develop, after the initial relative displacement and before the notching action of the edge 12 has started, a greater resistance to the rotation of element E, greater than the rotational impulse communicated to it by the nut due to the contact of the shoulders 6 and 7.
The surface 6 of the nut can be coated with cadmium to facilitate its free axial and circumferential sliding on the corner 3 of the surface 7 of the element E.
Between the anchoring portion 8 and the ring 10, the sleeve comprises an elastically deformable thin-walled tubular bridge 9 which is preferably of a length equal to several times its wall thickness and of which the bore 15 is larger than the outside diameter of the tube by about twice the radial dimension of face 14 to allow for radial inward bending or bending of the rear portion of the bridge and notching displacement, radial inward and axial forward, of the ridge 12 until the rear end of the bridge comes into abutting contact with the rib R when the latter has been cut out and turned back by the face 14. The bridge portion 9 is preferably 1/4 or 1/5 thick that of the ring 10,
and joins the ring radially inward from wedge 3, so that its initial axial reaction against the ring develops a counterclockwise torque (Figures 9 and 10) between angle 3 and l the rear end of the bridge, which tends to cause the ring to tilt forward, the edge 12 to tighten and the bridge to fold inward. The bridge has sufficient initial axial strength to provide this initial action against the ring and has sufficient radial flexibility to allow the ring to tilt and tighten.
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The invention provides that the bridge is so arranged and dimensioned that its axial resistance to the forward displacement of the ring decreases as it deforms and bends inward to allow action. cutting forward and radial inward displacement of edge 12 in the tube.
However the bridge, while it is bent and shortened under inaction by force of the nut through the ring, still offers sufficient axial reaction between the body and the ring to maintain a fluid-tight junction between the anchor. and the body and also to limit the forward displacement of the ring to a displacement less than that of the nut, so that the shoulder 6 of the nut performs a differential displacement with respect to the nut. edge 3 and to the shoulder 7, so as to exert an energetic compression of tightening of the ring on the tube while the displacement and tilting forwards and the cutting occur.
In this form of the invention, there is provided, formed with the rear inner end of the ring 10, an annular extension with thin wall, short and directed towards the rear 17, the bore of which is in extension. - gement of the bore 13 of the ring and whose cylindrical outer surface meets the lower part of the profiled shoulder 7. The rear outer corner 18 of this extension 17 is preferably rounded or bevelled to engage slidingly with the lower part of the profiled shoulder 6 of the nut.
This member 17 is short enough so that the wedge 16 is sufficiently far from the shoulder 6 when the wedge 3 of the ring is in engaging contact (FIG. 9), so that the angle 18 is not engaged until the nut has moved forward relative to the center of mass of the ring and has started to rock the ring, compressing the ridge and starting the notch. As the nut advances relative to the ring and the ring tilts forward, the front part of the extension 17 first tends to be lifted slightly and away from the tube and, almost at the same time, the shoulder 6 comes into contact with angle 18 and begins to compress it '' bars inside, thus forcing the rear end of the extension inward and forward towards the tube.
When the cutting action of the ridge 12 and the deformation of the bridge occur, the rear part of the extension 17 is compressed, tightened energetically under the rear part of the shoulder 6, and forced into a sealed engagement with the tube ( figure 10).
The compression and deformation of the rear part of the extension 17 with the final tilting of the ring tends to cause the outer surface of the extension to be in taper alignment with the shoulder 7 which has itself tilted to substantially conform to it. the shoulder 6. The final deformation of the extension 17 takes place when the ring 10 performs its last forward movement, so that the rear inner part of the extension exerts a final clamping and locking on the tube, which achieves a solid attachment, greatly damping vibrations, behind the ring itself and behind the notch that the ridge made in the wall of the tube.
As a result (Figure 10), the element E eventually acquires several hooking engagements with the tube both forward and backward of the rib R and the notch, resulting in lateral stiffness and greater safety against mechanical hooking in the notch.
The last relative movements of the element E towards the front of the nut cause a final radial compression of deformation of all the parts of the element in their engagement with the tube (figure 10). These deformed parts have been distorted beyond their elastic limits. They are therefore maintained in their definitive solidarity relationship with the tube itself during subsequent couplings and uncouplings thereof.
The material of which the coupling element is made is chosen taking into account the considerations set out in connection with the connection shown in Figures 1 to 7.
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Alternatively, the element E can be completely machined and shaped, after which a rubber tube is inserted into the bore and inflated until good contact with the front part thereof. The whole element, except the front parts of the bore 13 in contact with the inflated rubber tube is slightly copper-colored and thus becomes refractory to cyanidation, but the front part of the bore 13 on the ridge 12 and immediately behind it are free of copper plating and are subjected to the cyanidation and hardening treatment.
For the coupling element E 'of figure 11, for a reason which will become apparent later, the material of the element can be one of the steels mentioned above but does not need to be hardened to ensure notching of the tube since the tube is pre-notched in accordance with the invention. In fact, in this form of application, it is desirable that the material have a certain malleability, coupled with sufficient strength to maintain the joints tight, mechanical cling and resistance to squeeze out. Thus, the element E 'can be made of brass or mild steel, which gives advantages of easy shaping and good sealing junction.
To facilitate understanding, the following example gives the sizing of a coupling element chosen as an example;
For a tube with an outside diameter of 13 m / m, the diameter of the ridge 12 and the bore 13 need not exceed 13 m / m provided that attention is paid to the variations in dimensions tolerated in the trade in order to ensure a freely sliding assembly. The outer diameter of the anchoring part 8 is about 17 m / m and that of the ring is about 17 m / m 3. Portion 8 has a length of 1.5 m / m and the length of the bridge on the outer surface is 2.8 m / m. The sleeve measured along bore 15 from face 14 to the front end has a length of 4.8 m / m.
The radial depth of surface 14, i.e. the height of the bridge above ridge 12 is 0.5 m / m to 0.75 m / m, except that it can be reduced some little to limit the notch in the case of thin tubes.
The thickness of the bridge is 0.5 to 0.75 m / m, and the depth of the groove above the bridge between the outer part of the ring and the anchor is 0.09 to 0.12 m / m below the top of the ring. The outer cylindrical surface of the ring is 0.5-0.75 m / m long. The total length of the ring itself is 2 m / m, and equal to or slightly greater than its thickness. The extension 17 is 1 to 1.2 m / m long and 0.45 m / m thick. For tubes of larger or smaller dimensions, it is not necessary to modify all the dimensions indicated above in proportion.
For example, for a coupling element for a 25 m / m 4 tube, the bores and outside diameters of the ring and stopper may be approximately double those intended for the 12 m / m 7 tube. and the total length can be increased a little in the anchor and in the ring, but the length and thickness of the bridge and its tube spacing can very well be kept the same as the 12 m / m 7 well that the main diameter of the bridge should be doubled.
It should be noted that, for the length of the bridge, although the desired ratio between its length and its thickness is maintained, the radial spacing particularly of the rear end of the bridge relative to the ridge 12 must be modified to increasing or decreasing the desired notch depth for the ridge 12 depending on the wall thickness and the characteristics of the material of the tube or depending on the operating pressure to which the coupling is to be subjected.
In this form of the invention, the parts and parts are assembled in the positions shown in Figures 8 and 9. the front end of the tube and the front end of the coupling element E abutting against the body. The profiled shoulder 6 of the nut is in contact with the outer corner 3 of the shoulder 7 of the ring and the edge 12 being applied to the
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outer surface of the tube.
Then, the nut is forcibly advanced towards the body by means of the thread which connects them and, accordingly, the ring 10 is tilted forward and its edge 12 is at the same time caused to be compressed and tightened towards the front. 'inside and advanced axially with respect to the tube and the body while the bridge resists the axial displacement of the ring elastically, enough to cause its radial tightening and the radial tightening of the ridge 12. At the time when the rear end of the ring bridge yields and deforms inwards or curves inwards with tightening of the ring and the cutting edge, the axial displacement of the ring and the edge occurs forwards.
The notch engagement between the edge 12 and the tube begins as soon as the edge is compressed, and must continue under the action of the nut until a stop of the tube occurs. rear end of the bridge against the rib, the latter being turned back by the edge 12.
A direct consequence of the curvature of the bridge and of the cutting and hooking action is that the front end of the element E is forced to engage in sealed junction with the rear face 2 of the body, and that the rear end of the bridge, as well as the edge 12 and the face 14 and the front part of the bore 13, apply in a sealed junction on the tube. During this time the ridge 12, the face 14 and the front end of the bore 13, are subjected to a mechanical connection with the tear-proof tube, Meanwhile, the rear extension 17 of the ring is deformed by compression and applied to a tight junction on the tube as said above.
The cooperation of factors such as the initial difference between the inclinations of the shoulders 6 and 7, the inclination angle of the shoulder 6 of the nut, the indentation of the face 14 and the elastic resistance quality of the bridge, contribute to give the advantages of this embodiment of the invention. The difference in slope between the shoulders 6 and 7 tends to determine the amount of tilting of the ring, while the inclination of 6 determines the initial and final ratio between the components of radial and axial force imposed on the ring in depending on the different movements of the nut and the ring and therefore the mechanical action of the nut on the ring.
This mechanical action comprises the action of deformation of the whole of the coupling element and the actions of hooking and cutting of the element on the tube. At the same time, the indentation of the face 14 helps to facilitate the scoring action and reduces the force or torque necessary for scoring the tube and for turning back the rib. At the same time as it causes these effects, the bridge reacts against the ring to first cause and begin the rocking of the ring which, in turn, flips the rear end of the bridge inward and begins the bending of the bridge, which in turn causes the ring and especially the ridge 12 to have a forward movement coupled with its radial inward movement in order to achieve the desired cutting action.
Figure 11 shows a modified form of the invention, in which the parts are designated by the same references. This shape differs from the previous one by the following characteristic points: the shape of FIG. 11 contains several variants which are not necessarily to be used all together. This arrangement allows the coupling of tubes of larger diameter 75 to 100 m / m for example, and, for such uses, the body B and the nut N 'can be assumed for example to be a flanged body and a ring flanged of the same internal configuration as those described here in cooperation with the coupling element E 'and the tube T'.
The tube T 'differs from T in that it has an annular groove G, notched in advance near its front end at the location desired to receive the front inner part of the ring 20 when the latter has been moved forward and shrunk inward in the same manner as ring 10 in the previous example. The groove G is cut with a front radial face 21 and a face extending conically towards the rear 22 with
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a slope of about 15 on the axis of the tube.
The depth of the groove is variable depending on, among other things, the expulsion pressure to which the assembly must resist and the quality of the tube to be coupled.Generally, the depth of the groove must be sufficient so that the ring and the tube provide a connection of good mechanical strength preventing the tube from being forced out by pressure or water hammer in the tube.
For thin light metal pipes the groove depth should be 5-10% of the wall thickness and for harder material pipes with greater thickness the groove depth may be 1/4 to 1/5 the thickness. The existence of this pre-notched G groove, presents, among other things, an advantage for pipes whose surface is rough or rough or of uneven or rusty or irregular hardness, which reduces the ease of notching and the safety of actions notching and tight junction of the ridge and the ring which were provided in the previous form of the invention.
Element E 'in this form of the invention comprises a ring portion 20 which may be identical to ring 10 of element E and have the same bore 13, the same stepped face 14, the ridge 12 and the profiled shoulder 7 to perform the same action in the manner described above.
But the difference is that the ridge 12 has little or no notching to make because it penetrates and ultimately abuts the pre-notched groove.
Element E 'also has a bridge part 9 corresponding to bridge 9 of element E and playing the same role in the same way except that here the main diameter of the bridge and its bore 25 are a little smaller than in element E. Consequently, face 14 has a smaller radial dimension preferably equal to or greater than the depth of groove G, because, in this form of the invention, rib R does not have to be turned back and the radial dimension of the face 14 and the initial spacing of the bridge with respect to the tube does not have to take into account a rib in front of the groove G. The element E 'also comprises a part of anchor 28 corresponding to 8 of the element E, to the front and to the outside of the bridge, but it also extends inwards to the inside diameter of the tube and of the body.
The interior and rear face of the anchor 28 comprises a direct stop for the end of the tube T 'and the front face of the anchor 28 is normal to the axis of the element. It rests flat against the rear flat face 2 of the body.
The nut N 'corresponds to the nut E and comprises a profiled annular shoulder 26 inclined like the shoulder 6 of the nut N with the same difference in slope with respect to the shoulder 7, but the shoulder 6 of the 'nut ends outward and forward by a rounded annular rim 23 which initially comes into contact with the shoulder 7 only a very short time before its extreme limit.
In this form, the initial contact line between the nut and the ring is on the edge 23 of the nut rather than on the edge 3 of the ring. The reason for this reverse arrangement which can be applied both in the previous form and in this one is that, since the nut is often made of a material softer than the ring, the edge 3 can tend to notch. the shoulder 6 and delay the axial and circumferential sliding and the reciprocal displacement of the nut and the ring, while when the edge 23 is provided on the shoulder 26, it may be rounded more or less by the material harder of the ring, but it does not nick or scratch, so that the smooth sliding of the ring and nut is protected, as are the surfaces of the shoulder 26 and the edge 23.
This last effect has the advantage of being able to reuse the nut to introduce another ring.
The procedure of this form of the invention is identical to that described, except that the notching action is eliminated. Roughly speaking, the forceful movement of the nut toward the body from the position shown in figure 11 causes the ring to tilt and engage the coupling member, tighten the ring, move it toward. the front and the concomitant curvature of the bridge. In these deformations and movements, the in-
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The front and back sides of the ring are forced into the groove G which they fill and the face 14 of the ring is forcefully brought into contact j: tight seal with the face 21 of the groove, while the bore of the 'ring is shrunk to sealed engagement with the conical face 22 of the groove.
At the same time, the bridge is bent and deformed inwardly on the tube in line with the groove and the anchor, is brought and held by force in sealing contact with the body.
The connector shown in Figures 18 to 21 comprises a body B with external thread, on the rear end of which the tube T is coupled and forms joint by the action of the internally threaded nut
N. Between this nut and the body is engaged the coupling element E which hooks the tube forming a sealed junction with this tube and with the rear end of the body. The body B has a bore 1 which is an extension of the bore of the tube T and has the same internal diameter. The back side
2 of the body may, in accordance with the invention, be planar and even and be normal to the axis of the bore of the body to help form a "tight" coupling.
In the form shown in Figures 18 to 20, the rear face 2 of the body has a narrow annular step or step or shoulder 3 facing the inside, which may be very small, i.e. of the order of
10 to 25 hundredths of a millimeter deep. The shoulder 3 is weak enough not to interfere with the tightening of the coupling, but serves however to receive a complementary shoulder or step 4 formed on the front end of the coupling element E (figure 21) and to center and placing the element coaxially with the bore of the body. It tends to resist radial expansion of the front end of element E when this element is force-fitted and, after grouting is complete, when the parts are subjected to service forces.
The rear face 2 of the body serves as a longitudinal or axial stop for the front end of the tube T, maintaining it against an axial displacement towards the body. This face also serves as a stop for the front end of the coupling element E by maintaining the front end of this element against axial displacement forwards.
The nut N has a bore 5 coaxial with the bore of the body and that of the tube and exactly and freely enclosing this tube. The nut has a front face inclined in a female cone or profiled shoulder 6 capable of engaging on the complementary male shoulder 7 of the rear outer end of the element E. The nut N and the body B are shown in their conventional forms, but the description extends to all other devices or equivalent flanged articles, for example such as a body with a flange having, however, a rear face preferably with a step, corresponding to face 2; the annular flange having a profiled shoulder corresponding to the shoulder 6, both in order to cooperate with the element E and the tube T as said above and described below.
Element E comprises a relatively thick ring 10 disposed at the rear and the rear outer end of which is inclined at a conical surface 7, and comprises a sleeve or bridge consisting of a thin-walled tubular portion disposed forward 11 The ring engages the nut and the front end of the sleeve engages the body. The ring and the sleeve are preferably formed integrally from a bar or tube, so as to have or be able to acquire the qualities of elastic resistance in the sleeve and of necking and necking in. the ring to fulfill the roles assigned to them by the invention.
The main function of the ring is to hook the tube T and to come into engagement with the latter to provide a strong mechanical connection that is fluid-tight.
The main function of the sleeve is first of all to provide sufficient axial resistance to the displacement of the ring when the latter is
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in engagement with the nut, and to create inwardly a component of radial force of the nut towards the ring to constrict the latter and its helical cutting edge 12. Second, the manehon must yield elastically to the ring. both radially and axially, to allow and induce a radial and axial displacement of the cutting edge in the wall of the tube, so that this edge can cut and recoil a long helical rib R of sufficient size, figure 20.
At the same time, the sleeve reacts between the nut and the body to provide a fluid-tight junction on the rear face of the body and, when the sleeve has been shortened and bent inward (Figures 19 and 20), it forms a tight seal with the adjacent wall of the tube. Conversely and complementarily, the functions of the ring firstly include transmission from the nut to the sleeve of the axial force components with a view to forming a tight seal between the sleeve and the body and to shorten this sleeve.
These functions of the ring include at the same time the transmission of radial components of the forces applied by the nut, on the rear end of the sleeve, to cause it to deform inwards as a consequence of its shortening, and to come into sealing engagement and sealing with the tube once it has been shortened. Another role of the sleeve is preferably to abut the tube. Due to the stop of the foot of the helical ridge 12 on the tube, there is a sudden increase in the resistance to displacement of the nut and the ring (figure 20), which shows the operator that the desired grouting has been achieved sufficiently due to the sudden increase in the tightening torque of the nut.
In figure 21, the annular portion 10 of the element E has a threaded internal bore 23 preferably with a single thread and continuous pitch 18, the thread 18 having a continuous sharp helical ridge 12 which constitutes the cutting edge of the element. . The thread 18 is preferably also characterized by a rounded hollow 19 progressively connecting to the front face 14 of the thread and to its rear face 13. The rear face 13 of the thread is preferably inclined at about 15 over the thread. axis of the bore of the ring, while the end face 14 extends radially from the edge 12 constituting a slight step towards the rear of about 2 over a small radial distance before joining the hollow 19 of the thread.
With such a net shape and when the ring is radially shrunk and moved
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axially forward, the entire length of the crest of the ridge 12 of the thread 18 engages the outer surface of the tube as an elongated cutting tool 11 ', the indentation or retraction of the face 14 constituting a cutting angle a little less than 90 and the inclination of the rear face of the net
13 constituting a clearance angle of 15. The diameter of the thread at the top, i.e. the minimum diameter, measured on the ridge 12, is preferably a little larger than the outside diameter of the tube to allow the threaded bore 23 to be slipped on the end of the tube, taking into account the variations in diameter of commercial tubes and the tolerance to be allowed in the machining of the thread.
With this form of thread, the basic diameter of the thread is a function of the pitch which can be favorably chosen at 30 to 50 threads per 25 m / m 4, which gives a thread depth of about 12 to 18 hundredths of a m / m and a diameter at the base exceeding the inner diameter by about 25 to 35 hundredths of m / m.
Preferably, the surface 7 of the ring is inclined at the same angle of about 30 as the surface 6 of the nut N, so that when im-; poses to the nut a displacement towards the body, the ring is forced to move with the assembly axially forward and radially inward; laughing and at the same time coaxially with the nut, but without the body nor the tul be.
This form of the invention may undergo various modifications in the actual taper of the surfaces 6 and 7 and in the exact similarity of form of these two surfaces provided that such modifications do not adversely affect the operation and the result. If the surface 6 of the nut is inclined less
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degree that the surface 7 of the ring, the latter will tend to tilt forwards by decreasing the inclination of the face 14 and by increasing the angle of relief.
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..The ace .The part avanli ae iaiesage J..j ..!. T 'j.D, verse liena. a se proa.U1.re if -Surface 6 is more inclined than surface 7., '/,: // ..., ¯ / tZf; -;
1 '- " <When the nut and body are in face engagement as shown with the threads right-hand, it is / pre! ' so that the ± 1letafte is at.-1? ... JLuche, so that we know the endance that .stae 1 would have. element E ra ', This ten- QE.¯1 !!? i'aj: g. ± .. ¯: 9.J.QH.1: Al.émen1: gt This ten-. dance is converted to an "S ôree component acting approximately normally at the helical edge 12. If the nut is in the form of a $ ç # ring to attach to a flanged body and it should not have that n "simplified, q axial displacement towards the body, it is immaterial whether the pitch of the thread r 7/16 is to the right or to the left.
In practice, it is preferable that the engagement between the element E and the rear face of the body B thus resists any dejrptation displacement of the element with respect to an corpssgele-; nut. N ¯é = G i tvurné ét, térâ¯âë.tr "xier the element E em rot ion, the aetion of the thread 18 on the tube then being essentially the same as the thread 18 aoîbàpas to the right or not to the left .
As it moves radially outward from the front portion of bore 23, the ring acquires its maximum thickness so as to provide sufficient strength and good support for the helical edge 12 as a cutting tool and to support at the rear and to support the rear end of the sleeve 11 and to impose radial pressure on it as well as on the helical rib R once the latter has been turned back and tightened in a sealed manner between the threads of the thread 18 as shown in figure 20.
The outer surface of the coupling ring 10 may, in order to provide sufficient radial spacing, be cylindrical, as shown, for a limited distance towards the front of the inclined surface 7, the inclined surface 7 extending from the rear of the ring forward to a plane normal to the axis only a little behind the front end of the bore 23 to provide a wide span between the nut and the 'ring at the points and in the vicinity of the points from which the radial and axial components of the forces to be applied on the edge 12 start. These considerations with the angles of inclination of the surface 6 and of the face 13 of the thread give l 'ring an axial length little greater than the thickness of the ring.
The main length of the ring is preferably spread out or slightly less than its maximum thickness.
As for the material from which element E is made, the cutting action of edge 12 can be enhanced with minimum resistance to pinching and minimum tendency to break, by hardening the surface of the thread. 18 to a depth of 25 thousandths of a m / m or a little more as indicated by the hatched area 16 (figure 21). Such hardening affects the geometric line of the edge and tends to be deeper in the vicinity of the edge. The choice of materials for the coupling element depending on the material of the tube to be coupled and the hardness desired for the edge 12 depending on the low hardness of the tube is discussed below.
The bore 23 and the thread 18 end at their front end with a radial face or shoulder 17, the radial dimension of which is clearly greater than the depth of the thread 18. This face ends on the outside at the intersection with the bore or against -bore 15 of the sleeve 11 and measure the radial spacing between the sleeve 11 and the outer surface of the tube. It is preferable that this radial spacing is large, preferably of the order of magnitude indicated below, to facilitate bending or bending of the sleeve 11 in order to give the ring 10 the desired displacement movement under the influence of nut N.
The sleeve of the element E has a thicker front anchoring part 8, the front face of which has a slight annular step 4 of the desired size to fit together in centering and junction engagement
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with step 3 of face 2 of the body. The thick part 8, with or without casing of the steps 3 and 4, tends to prevent the front end of the sleeve 11 from moving radially when the element E is force-fitted between the nut and the body. Between the anchoring part 8 and the ring 10, the sleeve comprises a tubular part 9 with a thin wall or bridge, which can yield elastically and which is several times longer than the thickness of its wall.
The bore 15 of this bridge clearly exceeds the outside diameter of the tube to allow radial elastic deformation inward or a curvature of the bridge and a radial displacement of scoring of the edge 12 until the rib R has filled the recesses of the thread 18 and the ring has abutted on it to form with it a strong mechanical connection and a fluid-tight seal. As this stop occurs between the ring and the thread, the rear end of the bridge abuts or tends to abut in close contact with the tube below the front overhanging end of the ring (Figure 20).
The material used to constitute the coupling element leaves room for a very free choice depending on the one hand on the material of the tube to be coupled, and, on the other hand, on the materials that one wishes to use for the nut and the body . This choice is made as was explained above, with regard to the coupling elements of the fittings described above.
Limiting the hardening to the limited area of the surface of the thread 18 can be achieved by coppering the entire element slightly before cutting the thread 18 and then trimming the thread, which removes the surface coverage of the threads. and that they are only exposed to the cyanidation or hardening treatment. Alternatively, the element E can be completely machined to its shape, including the thread, and then a rubber tube is inserted into the bore 23 and inflated to obtain intimate contact with the front parts of the surface 13. .
The whole of the element, except the front parts of the surface 13 which the rubber covers, can then be slightly coppery and becomes insensitive to cyanidation, except the parts of the surface 13 which are immediately behind the edge 12 After the tube has been removed and the element cyanated, only that part of the surface 13 will be hardened. Although a localized hardening has been described, it is obvious that any other method of hardening of the edge and other parts of the element can be applied.
As an indication, the following dimensions can be adopted:
For a tube of 12 m / m 5 outside diameter, the diameter of the helical ridge 12 only needs to exceed 12.5 m / m by the amount sufficient to account for commercial tolerances in the actual dimensions of the tube. tube and element, so as to ensure a sliding fit, The outer diameter of the anchoring part 8 and the ring 10 is 17 m / m.
Portion 8 is 1-1.5 m / m long, and the length of the bridge on its outer surface is about 2.7 m / m. The sleeve measured along bore 15 from face 17 to the front end has a length of 4.5 m / m. The radial depth of the surface 17, i.e. the height of the bridge above the ridge 12, is 50 to 75 hundredths of a m / m preferably exceeding the depth of the thread for the reasons mentioned more high. The thickness of the bridge is 45 to 50 hundredths of m / m and the depth of the groove above the bridge between the outer part of the ring and the anchor is 97 hundredths of m / m. The outer cylindrical surface of the ring is 50 to 75 hundredths of a m / m in length. The total length of the ring is 2-3 m / m and is equal to or slightly greater than its thickness.
For larger or smaller size tubes, it is not necessary to proportionally change all of the dimensions listed above. For example, for an element intended for a 25 m / m tube, the bores and outside diameters of the ring and the stopper may be approximately doubled from those of the 12.5 m / m tube and the length total can be slightly increased with regard to anchoring and an-
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neau, but the length and thickness of the bridge and its tube spacing can be kept the same, although the main diameter of the bridge has been doubled.
It should be noted that the length of the bridge, while it retains its thickness, and the radial spacing particularly from the rear end of the bridge to the ridge 12 can be modified depending on the size and the pitch of the thread 18 to facilitate the desired displacement of the ring which causes the cutting of the tube and the hooking of the rib.
Inclination of surfaces 6 and 7 at about 30 and face 13 of the thread at 15 gives satisfactory results, both for low torque and good sealing and cutting action. By reducing the inclination of the shoulders 6 and 7, without changing anything else, for example by reducing it to 20, the radial component on the ring, the ridge and the sleeve is increased and the axial component is reduced and the axial component is increased. the stroke of the nut relative to the displacement of the edge 12. This can be an advantage with harder and thicker tubes. Conversely with shoulders 6 and 7 to 35, other trends prevail more advantageous with softer and thinner tubes.
By decreasing the inclination of the helical face 13 from 15 to 10 for example, the remainder being unchanged, a longer stroke is imposed on the ring and the ridge for the same notch depth and the distance is increased. necking of the tube within the thread 18 which is advantageous in the coupling of large diameter, relatively thin walled tubes to be employed when it is desired to avoid vibrations in the coupling. By increasing the slope of the face 13 from 15 to 20, one tends towards the opposite result for different purposes, for example the faster production of a deep notch and less hooking between the threads and the rib and the tube.
In practice, the parts are first assembled as in Figures 18 and 19. The front end of the tube and the front end of the element E abutting against the body, 1- * shoulder 6 of the nut being in contact with the shoulder 7 of the ring and the helical ridge 12 being in contact with the outer surface of the tube. Then, the nut is forcefully advanced towards the body thanks to its engagement by screwing and, consequently, the ring 10 with its edge 12 is forced to be clamped and shrunk inward and displaced axially with respect to the tube. and the body while the bridge 9 resists, yielding to the axial displacement of the ring, enough to ensure its radial constriction and that of the ridge 12.
As the rear end of the bridge deforms by inward bending or inward bending, forward displacement of the ring and ridge also occurs at the same time as their constriction.
The engagement between the ridge 12 and the tube begins as soon as the ridge is sufficient: necking and continues under the positive action of the nut until there is a stop between the bottom of the thread and the R rib which has been cut and turned back by the ridge 12. At the same time, the rear end of the bridge 9 can and should curl to make annular contact with the anterior end of the forward folded R rib ( figure 20).
As shown in figure 20, it is preferable that the shape of the thread, the ratio of the length to the thickness of the bridge, the spacing between the bridge and the tube and the angles of inclination of the shoulders 6 and 7 cooperating to bring the curved part before the bridge to form a tight seal with the wall of the tube at the same time as the waterproof seal is produced by filling the hollow of the thread with the rib R. But, even if there is no complete contact between the curved end of the bridge and the tube before the rib is locked in the thread, the result is still valid. Even if this contact occurred on the contrary before locking the rib in the thread, it would not be a disadvantage, because such contact does not prevent the continuation of the necking and the axial displacement of the notching of the ring and of the thread. 'fish bone.
Only the torque may be increased before the rib has filled the foot of the net increasing the curvature and pressure of the bridge on the tube.
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A direct consequence of the bending, the notching and the hooking is that the front end of the element E is forced into sealing contact with the rear face 2 of the body. At the same time, the total length of the ring bore and the thread acquire an energetic grip over a relatively large length of the tube wall with a considerably increased notch length, the rib having several times the circumference of the tube.
The notching and hooking of the tube are distributed over a larger area with a relatively low constriction force in the hooking exerted on the tube .., the tube being held securely against any axial displacement towards the body or in s' away from the body, and exhibiting great resistance to breaking by internal pressure (water hammer or vibration).
* The angle of inclination of the face 13 of the thread 18 not only provides sufficient clearance and clearance for the action of the cutting edge, but also determines the radial crushing and force engagement between the part of the cutting edge. the face 13 which is in contact with the surface of the tube behind the cutting edge.
When the face 13 of the thread has an inclination of 15, the surface of the face immediately behind the ridge bears on the freshly cut side of the tube and tends to prevent the ridge from moving forward. and inwardly of the surface of the cone inclined at 15 on the axis of the element. The traje @ of displacement of the cutting edge is however influenced, not only by the inclination of the face 13, but also;
1) by the resistance of the tube wall to the notch of the edge 12;
2 by its resistance to diarethral retreat;
by the relative resistance of the sleeve bridge to axial shortening corresponding to its resistance to radial deformation or curvature;
4) resistance of the ring to radial necking;
5) by the inclination of surfaces 6 and 7, and consequently, the direction of the resulting force imposed by the nut on the ring.
For example, if the bridge 9 is more resistant to axial shortening than the whole tube and ring are resistant to diametrical necking, then the ring and edge 12 will tend to have a radial displacement towards the end. relatively large interior compared to low axial displacement, and face 13 will tend to catch over a larger area of the necked but slightly notched tube wall.
In the reverse case oxtr @ me, assuming on the contrary that the bridge 9 is of a lower resistance to axial shortening and that the tube is rigid, thick and highly resistant to notching with a ring having a relatively high resistance to axial shortening. necking, then the edge will tend to have a greater or too great displacement with too little notching or even so little notching that the face 13 will not penetrate into the wall of the tube except in the direct vicinity of edge 12.
In the most advantageous arrangement from the point of view of efficiency, the ideal resistance offered by the bridge 9 to the axial displacement of the edge 12 will have to be somewhat greater than that which forces the edge to move forward and inward on the surface of a 15 cone, such that, for example, it tends to move on a 20 to 25 cone. Accordingly, the forward portion of face 13 will correspondingly tend to bear on the outer cutout surface of the tube and resist the radial component of force which tends to deepen the notch. In this way, the face 13 will give a component for hooking onto the tube and for damping the vibration of the wall of the tube which will be of sufficient value.
As in Figure 3, the front half of face 13, as a result of what is said above, will have a firm snap on the freshly trimmed outer portion of the outer tube wall behind the cutout after joining. finished. Half ar-
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rière of the face 13 and the foot 19 of the net are hermetically filled by the rib it turned back by the edge 2 and by the face 4 of the following net, the rib being thus compressed and trapped. 7 # ...
Fibu-es 22, 2j, 24 show a modified form of the invention in which the same reference numerals are used to designate like parts. The difference lies in that, in the coupling element E ', the ring 10a has its bore @@ a different from the bore 23 and that the sleeve and the bridge part 9a are in extension and terminate at the front end of the claim by a bevelled face 21 which is preferably hardened and terminates on the outside with a 2D cutting edge adapted to cut into the flat rear face 2 'of the body B and make its own seat therein. support (figures 22 and 23).
The front part of the bore 23a of the ring 10a can correspond exactly to that of the bore 23 of the element E and have a thread 10a identical to the thread 18, that is to say of the same size and same inclination. But in this embodiment, the rear part of the bore 23a is kept smooth and cylindrical and of a diameter corresponding to the minimum diameter of the thread 18 measured on the edge 12.
Thread 18a may extend for about half the length of bore 23a and stop at about half of the bore preferably having one or two turns of lesser depth in the middle of the bore. The ring 10a may, otherwise, correspond to the ring 10 except that the outer and rear profiled shoulder 7a is inclined a little more sloping than the shoulder 6 of the nut @ which rests on it so that the 'action of the ring
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take a movement of br: sC'L1ememt towards the ['7 .ilt, i, .Et, 3.i.1 the ring forwards at the same time that it is shrunk inwards, as mentioned in the pending patent application.
The nut first comes into contact with the outer annular ridge of the shoulder 'la (figure 5) and then causes the ring to tilt Four causing the contact and cutting action of the ridge. 12 of the thread 18a on the tube without this action being influenced by the contact occurring between the smooth rear end of the bore 23a. The difference in inclination between the shoulders 6 and 7a depends to a very great extent on the depth of the thread 18a.
It is preferably such that the forward tilting movement of the ring is limited to the degree desired to bring the rear end of the bore into a force-tight seal by clamping on the tube, at the time of the opening. edge 12 has finished cutting and turning back the helical rib R which then fills the front turns of the thread 18a. If the thread 18a is analogous to the thread 18 described above, the shoulder 7a may be tapered and inclined 5 more than the shoulder 6. For example 7a would have an angle of inclination of 35 while the shoulder 6 of similar shape would have an inclination of 30.
The sleeve and bridge element 9a may be the same as the bridge element 9 described above except that in this form of the invention it is preferred that it be of uniform wall thickness. over its entire length terminating at the front end with the hardened cutting edge mentioned above.
The mode of operation of this form of the invention is similar to that described above except that the ridge 20 at the front end of the sleeve will cut, under the influence of the pressure exerted by the nut, its own seat. 'support in the plain face 2' of the body B 'to achieve a fluid-tight junction and ensure resistance to radial displacement and to rotation due to this notch in the rear face of the body. Under the same influence of displacement of the nut, the ring 10a will move and tilt axially forward and radially inward bringing its cutting edge 12 into contact with the outer surface of the tube while these displacements will facilitate deformation. elastic sleeve and bridge 9a described above.
However, in this form of the invention, when the various
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parts arrive at the positions shown in Figure 23, the rear cylindrical portion of bore 23a of ring 10a will contact a corresponding length of the outer surface of tube T and, as the tube is engaged and held more firmly by the tube. thread and by this cylindrical part of the bore, there will be a tendency for further necking and notching on the part of the ring 10a to be stopped.
This constitutes a stopper effect which results in a significant increase in the torsional torque and which signals to the operator that the sealed junction between the parts is tcr @ inée. This stopper also ensures a tight and vibration damping attachment between the rear wall of the ring 10a and the tube. Among other things, this smooth connection between the rear part of the ring bend and the tube guarantees a fluid-tight junction between the ring and the tube, regardless of whether the thread recesses are completely or not filled by the helical rib R.
As shown in Figure 23, the abutment which occurs by engagement between the threaded portion and / or the cylindrical portion of the bore of the ring 10a on the one hand and the tube on the other hand, is preferably simultaneous. at the stop of the rear end of the sleeve or bridge 9a on the tube and the adjacent end of the helical rib R. The contact between the rear end of the sleeve 9a and the tube tends to be accelerated by the tilting of the 'ring and it may occur before the ring's final stop. The consequence is that the deformation of the sleeve is relatively increased before the ring abuts and the tube will be hooked in a more tight way and with better damping of vibrations both at the front and at the back. rear thread 18a.
CLAIMS.