dimensionnement d'un système de verrouillage de tuyauterie

[invite707315ac]

salut à tous

je travaille sur la conception d'un système de verrouillage de tuyauterie où règne une pression de 60 bars et j'ai un peu de mal a faire son dimensionnement et le calcul approprié .

l'idée se repose sur un système de mandrin ,où sont entrainée des mords par une glissière en T ,le mandrin est serrée à une bride à l'aide de boulon .

ce que je vous demande c'est comment s'assurer qu'il n'aurait une adhérence entre les mords et le tronçon de tuyauterie et pas de glissement , comment dimensionné les boulons pour contenir les 60 bars ( le nombre de mords a utilisé et des boulons reste à déterminer )
j'espère que l'idée est claire ,j'attends tous vos commentaires, idées , piste ..bref tous ce qui peut me faire sortir de ce embarras.

merci d'avance
-----

[Jaunin]

Bonjour, Thegodfather,
Bienvenu sur le forum de Futura-Scineces.
Si j'ai bien compris votre système, votre mandrin sert à maintenir un couvercle à l'extrémité d'un tube sous pression.
Vous voulez soir s'il y aura une adhérence entre les mors et le tuyau, mais pas de glissement.
Vous pouvez faire des stries en forme de dent-de-scie pour se crocher dans le tube.
Je suppose que l'intérieure de votre bague bleue est légèrement conique, afin de se bloquer lor du serrage.
Pour vos boulons, vous devrez prévoir une précontrainte capable de maintenir l'étanchéité sous les 60 bars.
Cordialement.
Jaunin__

[invite707315ac]

merci Jaunin
vous avez bien résumé le problème , point de vue conception j'ai pas de problème je peut me débrouiller , mai coté calcul j'ai pas de piste , en fait j'ai pas un profil entièrement de mécanique c'est pour ça j'ai du mal a commencer le dimensionnement ,si vous avez une piste ou un conseil je vous serai reconnaissant
merci

[verdifre]

bonjour,
ton problème devrait pouvoir se ramener à un problème de coincement
http://books.google.fr/books?id=p9Wt...tement&f=false
voir page 502
les parametres importants de ton système seront donc
1) le coefficient de frottement des mords sur le tube
2) la pente entre les glissieres des mords et l'axe du tube (la conicité de ton système)

attention au demontage qui peut parfois être problematique

fred

[A voir en vidéo sur Futura]

[Zozo_MP]

Bonjour dieu le père

Ma perception et que votre problème n'est pas un problème de calcul mais de conception comme d'habitude.

Je pense que le système que vous nous présentez accumule plus de défauts (je dirais même rédhibitoires) que d'innovation et je ne parle même pas du coût et des problèmes d'étanchéités.

Avez vous une vue en coupe de votre pièce grise car je subodore un autre problème.

Personnellement je ne mettrait pas un Kopek dans un tel système et je me tiendrais bien loin lors de la mise en pression.

Cordialement

[JeanYves56]

Bonjour ,

Merci d'indiquer les Ø de tube concernés ainsi que la matière , car il existe déja bien des accessoires en ce domaine , ainsi que les fluides .

Cordialement .

[invite707315ac]

bonjours a tous
merci a tous pour vos réponses
pour le diamètre de tube il est de 1 m , mai l'inclinaison qui a le mandrin peut normalement couvrir une plage de diamètre .
la matière c'est l'acier ordinaire S235

[verdifre]

bonjour,
la pente de ce système est primordiale pour le coincement, la gamme de diametres des tubes est un autre probleme.
avec les bons angles, le coincement peut etre certain, autrement c'est moins évident.
fred

[Zozo_MP]

Bonjour

Je n'ai pas vu où vous indiquiez l'épaisseur du tube, ni la nature de la fabrication du tube (technique soudée ou autre).

Cordialement

PS : pouvez vous faire une coupe de la pièce grise qui reçoit les tirants

[invite707315ac]

bonjour
c'est une construction soudée ,l'épaisseur est de l'ordre de 10 -15 mm, en fait mon problème c'est de savoir les force qui agissent dans mon système et leurs effets pour pouvoir calculer et dimensionner le système , le nombre de mords la précontrainte de boulons .......et ensuite repérer les failles qui peuvent exister dans le système .
cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour

Je suppose que le tube n'est pas soudé à la flasque !

Avez-vous déjà utilisé ce type de solution pour maintenir la flasque?

Comment faite vous l'étanchéité entre le tube et la flasque?

Pensez vous que vos mords puissent déformer un tant soit peu le tube?

Avez vous déjà regardez le nombre de vis qu'utilisent les assemblages flasque tube pour de tels diamètre?

Dans les systèmes de fixation existants quels sont les éléments qui ne vous conviennent pas ?

Cordialement

[invite707315ac]

salut Zozo_MP, Merci pou votre attention

Je suppose que le tube n'est pas soudé à la flasque !

Comment faite vous l'étanchéité entre le tube et la flasque?

non il n'est pas soudé j'envisage un joint en caoutchouc par exemple j'ai pas encore choisit .

Pensez vous que vos mords puissent déformer un tant soit peu le tube?

ils laisseront sans soute des trace surtout si je fait des stries

Avez vous déjà regardez le nombre de vis qu'utilisent les
assemblages flasque tube pour de tels diamètre?

non et c'est le but de mon sujet j'essaie de calculer les effort transmise aux mords et les précontraintes des boulons pour dimensionner le système ( nombre de mord et de boulons )

Dans les systèmes de fixation existants quels sont les éléments qui ne vous conviennent pas ?

je cherche une solution démontable , la solution actuel c'est de souder la flasque et puis sa sera l'oxycoupage , bref ça sera pour un test hydrostatique pour des tronçons de tuyauterie , j'espère que l'idée est claire

Cordialement

[verdifre]

bonjour,
en regardant ta coupe, les pentes me semblent à priori importantes pour obtenir un coincement sur.
Avec le diametre et la pression il est facile de calculer l'effort à appliquer ainsi que les precontraintes
a partir de cet effort, de la pente et des coefficients de frottement on va trouver assez facilement les efforts normaux à l'axe du tube.
cela va permettre de calculer la surface que devraient avoir les mords pour conserver des pressions de contact raisonables (il ne faudrait pas que les mords marquent trop profondément le tube ou passent au travers)
fred

[invite707315ac]

bonjour,
en regardant ta coupe, les pentes me semblent à priori importantes pour obtenir un coincement sur.
Avec le diametre et la pression il est facile de calculer l'effort à appliquer ainsi que les precontraintes
a partir de cet effort, de la pente et des coefficients de frottement on va trouver assez facilement les efforts normaux à l'axe du tube.
cela va permettre de calculer la surface que devraient avoir les mords pour conserver des pressions de contact raisonables (il ne faudrait pas que les mords marquent trop profondément le tube ou passent au travers)
fred

merci verdifre
en effet c'est ce que je cherche exactement , concernant la pente je peut la varier suivant le calcul .
ESt ce que voius avez une idée ou une piste un conseil bref tout ce qui me m'être utile je peut commencer le calcul
cordialement

[verdifre]

bonjour,
a moins d'une grossiere erreur de calcul il faut un effort de 471 tonnes pour retenir le flasque
ou 4.7 10^6 N
la resistance d'une vis de haute qualité est de l'ordre de 500 Mpa ou 500 10^ N/m²
il te faut donc au minimum 0.01m² de section de boulons avec un coef de secu de 2 (trés faible) il te faut sensiblement 24 boulons de diametre 40 en vis de haute qualité
16 boulons en M64 en 12.9 te donneraient un coeff de secu de 10
en prenant un rm de 1000 Mpa
mais pour ne pas avoir un mteriaux trop fragile rester en 10.9 serait plus fiable en montant à 18 ou 20 boulons en M64
fred

[verdifre]

bonjour
maintenant il faut que l'adherence du systeme permette de resister à un effort de sensiblement 500 tonnes (4.7 10^6 N)
il te faut maintenant imperativement un coeff de frottement pour pouvoir determiner l'effort normal que ton tube va subir
ensuite tu choisi une pression de contact à ne pas depasser en fonction de ton materiau et tu obtient la surface minimale de tes mors en contact avec le tube

attention tout cela n'est que calculs de coin de table , il y aura aprés un vrai travail de rdm à faire....
fred

[invite707315ac]

merci fred
je vais essayer d'entamer le calcul , tout autre conseil me sera utile
cordialement

[Jaunin]

Bonjour,
Les 60 bars de pression sont fournis par un gaz ou un liquide chaud ou froid.
Cordialement.
Jaunin__

[invite707315ac]

Bonjour,
Les 60 bars de pression sont fournis par un gaz ou un liquide chaud ou froid.
Cordialement.
Jaunin__

salut
c'est de l'eau tout simplement
cordialement

[Zozo_MP]

Bonjour godfather

Avant de vous lancer dans des calculs il faut déjà corriger pas mal de choses dans votre conception. A quoi sert de faire des calculs sur une conception qui ne marchera de toute façon pas.

Rassurez-vous, je vais expliquer après pourquoi je dis celà et j'espère que vous le prendrez positivement. Aller dans le mur ne sert à rien.

Avec mes petites questions d'apparences anodines vous avez vu que Fred qui est normalement sur la même longueur d'onde que moi, a été plus explicite et vous à fait des mini calculs qui donnent 471tonnes et des tailles de boulons que n’auras pas le quincailler du coin.

Quand je vous dis le nombre de vis ? idem c'est que pour des pressions pareilles il faut avoir pratiquement des écrous rondelles pratiquement à touche touche sur le diamètre.

Voyons en détail ce qui ne me plait pas (cela n'engage que moi) dans la conception telle que vous la présentez.

1°) La flasque doit avoir une rainure creuse dans lequel le tube doit venir s'encastrer. Cela permettra trois choses
1.a) D'éviter d'avoir un serrage décentré. Pensez au simple poids de la flasque
1.b) d'éviter une déformation du tube par les mords (sur lesquels je reviendrais)
1.c) de maintenir le joint d’étanchéité dans un logement et éviter que celui-ci soit à coup sûr chasser vers l'extérieur.
1.d) si votre rainure est suffisamment profonde vous aurez en plus une petite sécurité en cas de fuite puisque l’eau chassera dans le sens radial et non pas axial.

1bis) La pièce conique est sous dimensionnée : il ne faut pas que le diamètre augmente sous l’effet de la pression radiale. Elle risque de prendre une forme patatoïdale. D'ailleurs le fait que le diamètre extérieur de la pièce bleue soit conique affaiblit inutilement la pièce.

1ter) Pour les pièces en I qui glissent dans les rainures en T vous vous préoccupez de la surface de contact avec le tube soit. Il serait prudent d’en faire autant pour la surface en contact opposée. La forme en I est trompeuse vous ne transmettrez pas tout la force et en plus elles se déformeront il vaudrait mieux avoir une pièce en T avec une aile minimum. Donc précisez où est votre surface de contact sur la pièce bleue (est-ce sur les ailes ou sur la surface opposée.). Dis autrement ou s’exercera la pression.

2°) votre joint ne doit pas être en caoutchouc (ce n'est pas de la plomberie) mais en aluminium ou autre métal plus adapté. Ce joint doit s'écraser au serrage pour supprimer toutes les petites aspérités et défaut d'usinage (vous n'avez pas des surfaces rectifiées que je sache). N'oubliez pas que vous allez avoir une pression énorme et seulement une toute petite surface pour faire l'étanchéité. Ce seront donc des joints à très faible durée de vie 1 un ou deux cycles maxi.

Pour ce qui suit : je vous le dis de manière plus directe puisque la première fois n'était suffisamment explicite. Je ne crois pas du tout à votre système de mords, même si je comprends que vous cherchez un système universel pour plusieurs diamètres.

3°) Votre système de mords :

3.a) n'auras pas une surface de contact suffisante.
3.b) calculer le frottement n'est pas suffisant il faut connaître la pression radiale exercée par votre système car c'est cette pression qui déformera ou non le tube avant la mise sous pression
3.c) les mords en I ne seront pas tous alignés avant même le serrage et encore plus au serrage car il ne s'appuie sur rien à l'arrière. Vous me direz que la pièces et conique : certes mais vos I ne seront pas alignés sur le même cercle donc vous aurez des T qui serreront moins que d'autres et vous n'aurez pas une pression de serrage homogène et en plus vous ne le verrez pas.
3.d) votre système n’est pas auto-centreur et en plus le mode de serrage doit se faire selon les règles de l’art selon une séquence bien précise.

4°) votre flasque telle qu’elle est dessinée va se déformer (prendre du ventre) il serait souhaitable de mettre des goussets de renforts plutôt que d’augmenter l’épaisseur car le poids sur 1 mètre de diamètre va être très conséquent, donc inutile de mettre une épaisseur en rapport avec la pression. La déformation jouera sur l’étanchéité aussi en modifiant les surfaces d’appuis qui ne sont déjà pas bien grandes.

Bref au cas où ce ne serait pas clair : je vous invite avant de poursuivre de regarder d’autres systèmes de blocage utilisés sur les barrages hydroélectrique (sauf les systèmes russes )
Orientez vous plutôt vers des systèmes combinant des bagues a six fentes et de deux paires de doubles bagues coniques contrariées. La répartition de la pression de serrage se fait sur toute la surface extérieure du tube et avec une répartition du serrage en deux zones ce qui facilite le coulissement au serrage.
Ces systèmes sont utilisés pour les blocages, alésage sur arbre pour des couples très élevés et à forte poussée axiale.
Une fois solidement fixé sur le tube il ne reste plus qu’à monter la flasque avec les boulons. Cela permet au passage de séparer les problèmes que sont se fixer sur le tube et fixer la platine sur le bout du tube.

Cordialement

[JeanYves56]

Bonjour ,

Je crains que votre système de coins , complexe à fabriquer !, ils sont espacés et peuvent présenter des faiblesses au serrage : le serrage de l'un peut contrarier le ou les voisins ! ?
Ne pensez vous pas qu'il pourrait ètre avantageusement remplacé en vous inspirant du système bicone , donné pour 60-100 bars , ou des raccords à compression Gebo , bague fendue à griffes qui s'adapte bien aux variations de Ø ??

[JeanYves56]

Re ,

Nos réponses se sont croisées ...
Ce qui me conforte c'est que nous disons à peu près la même chose , je suis moins bavard ...:=)
Sinon , à mon avis , la solidité du "bouchon" (vis et raidisseur ) n'est pas vraiment un pb si thegodfather est mécanicien .

Cdlt

[invite707315ac]

Bonjour godfather

Orientez vous plutôt vers des systèmes combinant des bagues a six fentes et de deux paires de doubles bagues coniques contrariées. La répartition de la pression de serrage se fait sur toute la surface extérieure du tube et avec une répartition du serrage en deux zones ce qui facilite le coulissement au serrage.
Ces systèmes sont utilisés pour les blocages, alésage sur arbre pour des couples très élevés et à forte poussée axiale.
Une fois solidement fixé sur le tube il ne reste plus qu’à monter la flasque avec les boulons. Cela permet au passage de séparer les problèmes que sont se fixer sur le tube et fixer la platine sur le bout du tube.

Cordialement

merci pour votre attention Zozo_MP
très intéressant a lire , où je peut trouver les systèmes que vous avez indiquez ?
le problème je suis pas un mécanicien j'ai du mal a comprendre beaucoup de chose c'est pour ça je m'adresse a vous tous , en plus
j'ai pas beaucoup de temps et je doit faire avec , les 60 bars c'est un maximum c'est pas une obligation je peut dimensionner pour une pression inférieur , mai je doit faire le calcul que je connait pas .
cordialement

[verdifre]

bonjour,

j'ai pas beaucoup de temps et je doit faire avec , les 60 bars c'est un maximum c'est pas une obligation je peut dimensionner pour une pression inférieur , mai je doit faire le calcul que je connait pas .

a ce moment la, il ne faut pas faire, il y a des gens qui vont travailler avec. Un couvercle de cette surface avec cette pression, il ne faut pas trouver en face si ca lache, cela ne fait pas de blessés
Quand tu fait ce genre de choses, il faut, avant verification par d'autres des calculs (les autres peuvent aussi se tromper) etre suffisement sur de soi pour laisser son bébé faire la sieste devant en cours d'essais.
Il ne faut pas appliquer une formule, il faut la comprendre et être intimement persuadé qu'elle est applicable à ce cas précis
si ca lache et que c'est dirigé vers les bureaux le bilan est 3 secretaires , 2 machines à café et un patron (par ordre de gravité)

pour revenir à nos moutons ou a nos calculs, le calcul de l'effort appliqué par la pression sur le bouchon est il me semble assez simple F= P*S

Il reste à determiner l'effort necessaire pour assurer l'etanchétité, cet effort va dependre de la nature et de la geometrie du joint

une documentation de visserie donne facilement les contraintes garanties pour divereses qualité de vis

donc le dimentionnement des boulons qui doivent tenir le couvercle n'est pas trop complexe (attention a ce que la deformation du couvercle n'induise pas de torsions au niveau des tetes de boulons ( prevoir rondelles spheriques ou autres solutions)

On peut partir a priori sur un coef de friction acier acier de l'ordre de 0.2.... 0.15 par securité
cela implique que l'on va appliquer au moins 3000 tonnes sur le tube (la ca commence à etre du serieux)
je te laisse trouver les pressions superficielles à ne pas depasser pour l'acier du tube et faire le petit calcul de surface corespondant
(sachant que j'ai pas encore pris en compte l'effort nessecaire pour l'etanchéité tu peux partir sur 4000 tonnes)
Une fois ce calcul effectué on pourra verifier la resistance du tube pour savoir si on peut continuer à jouer ou si ton tube se trouve reduit à l'état de rond plein
fred

[JeanYves56]

Bsr ,

" le problème je suis pas un mécanicien j'ai du mal a comprendre beaucoup de chose "

J'allucine !!!!!!!!!!!!!

Enfin j'aimerai bien voir à quoi ça ressemble "deux paires de doubles bagues coniques contrariées "

[cricri78]

Bonjour,
Il existe des systèmes un peu similaires (brides, adaptateurs...) pour lesquels le système d'agripage par mord est remplacé par un système à vis pour poinconnement de l'acier (ou de la fonte notamment).
En ce qui concerne le dimensionnement, la boulonnerie peut tout simplement être calquée sur celle d'une bride au PN équivalent (PN60 souhaité a priori). Sinon ça se calcule avec les règles du code SNCT.
Maintenant, je suis un peu d'accord avec ce qu'en dit verdifre et, pour l'utiliser, il y a des risques... Bref, il faudrait en plus du système de blocage un système de sécurité ! Sinon, sans garantie, je n'utiliserai jamais un tel système !

[Zozo_MP]

Bonjour JeanYves56

J'allucine !!!!!!!!!!!!!

Enfin j'aimerai bien voir à quoi ça ressemble "deux paires de doubles bagues coniques contrariées "

Voici deux images qui illustrent le propos.

Source : Catalogue Prud'homme-transmission page 518 pour le principe et 525 pour les couples très élevés.

Cordialement

[JeanYves56]

Bonsoir ,

C'est un tres bon accouplement ! sur ce principe , il faudrait faire quelques modifications sur la bague intérieure pour l'adapter sur des tubes .
Les raccords bicone , dont j'ai déja parlé , sont dans la même idée , la bague interieure ( bicone ) est sertie lors du serrage par déformation sur le tube , ils sont très utilisés en hydraulique , jusqu'a 200 bars .

Cdlt