Joint de tuyau à bride circulaire

Comment concevoir un joint de tuyau à bride circulaire?

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Le joint de tuyau à bride circulaire est l’un des joints à bride les plus utilisés parmi les autres types de joints à bride. Pour concevoir un tel joint circulaire à bride, nous devons déterminer les principaux facteurs d’influence et les évaluer. Dans cet article, nous déterminerons les principaux paramètres pour concevoir un joint à bride circulaire pour un tuyau donné avec une pression de fluide spécifiée.

Joint de tuyau à bride circulaire

Lors de la conception de tels joints à brides circulaires pour les systèmes de canalisations, on suppose que la pression du fluide agit entre les deux brides et essaie de les séparer avec une pression existant au point de fuite. Afin de maintenir les brides ensemble, le joint boulonné doit résister à la contrainte de traction.

Voici le diagramme schématique de joint de tuyau à bride circulaire

Figure : concevoir un joint de tuyau à bride circulaire
Figure : Joint de tuyau à bride circulaire

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, la pression du fluide agit au point de fuite, c’est-à-dire les trous de boulon. Le cercle touchant ces trous de boulons est le diamètre effectif pour la pression du fluide à concentrer. Ce cercle est représenté par le diamètre 1 dans le schéma ci-dessus.

Ce diamètre peut être obtenu (1) en soustrayant le diamètre du boulon(1) à partir du diamètre du cercle primitif (P).

1 =p1

Calculons la Force essayant de séparer les deux brides,

F = (π/4) (1)2 p

Supposons le nombre de boulons comme m et le diamètre du noyau pour les boulons comme c et let est la contrainte admissible pour le matériau du boulon.

∴ La force résistive pour déchirer les boulons sera = (π/4) (c)2 ??t × m

à partir des deux équations ci-dessus, nous pouvons obtenir le diamètre du noyau du boulon (c) et le nombre de boulons (m). En raison de la section symétrique, le nombre de boulons doit être pair.

Pas circonférentiel du boulon (pc)

Le pas circonférentiel des boulons est donné par (pc)= (π×p)/m

Afin de rendre le joint de tuyau à bride circulaire étanche, nous devons faire en sorte que les valeurs du pas circonférentiel soient de 20√1 à 30√1. (Où le 1 est le diamètre du trou de boulon sur la bride).

Un trou de boulon de moins de 16 mm n’a pas besoin de le rendre étanche.

L’épaisseur de la bride (tF)

Afin de déterminer la bride d’autres paramètres tels que l’épaisseur de la bride, nous devons considérer un segment de la bride comme illustré ci-dessous.

Joint de tuyau à bride circulaire

Comme indiqué ci-dessus, il est supposé que chacun des boulons supporte un segment. L’effet de la jonction de ces segments sur les contraintes induites est négligé.

À partir du diagramme schématique ci-dessus, le moment de flexion est pris sur la section XX, qui est tangent à l’extérieur du tuyau.

Soit la largeur de ce segment X et oui est la distance entre cette section et le centre du boulon, comme indiqué sur le schéma ci-dessus.

∴ Le moment de flexion sur chaque boulon dû à la force F

= F/m × oui …….(une)

Et laissez le σb est la contrainte de flexion ou de traction pour le matériau de la bride et Z est le module de section de la section transversale de la bride

alors le moment résistant sur la bride est = σb × Z ……..(b)

nous pouvons remplacer le Z = (1/6) × X (tF)2

En égalant ces deux équations (a) et (b), nous pouvons obtenir l’épaisseur de la bride tF.

C’est ainsi que nous pouvons calculer l’épaisseur de la bride. et voici les dimensions fixes en règle générale pour la conception de la bride.

Diamètre nominal des boulons, = 0,75 t + 10mm

Nombre de boulons, m = 0,0275 + 1,6

Épaisseur de bride, tF = 1,5 t + 3mm

Largeur de bride, B = 2,3

Diamètre extérieur de la bride (o)=+2t+2B

Diamètre du cercle primitif des boulons (p)= +2t+2+12mm

si la résistance de la bride n’est pas suffisante, une résistance supplémentaire est fournie en ajoutant plus d’épaisseur près de la bride, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

cette surépaisseur peut être calculée à partir de (t+tF)/2

Augmentation de l'épaisseur du tuyau pour une courte longueur à partir de la bride pour plus de résistance
Figure : Augmentation de l’épaisseur du tuyau pour une courte longueur à partir de la bride pour plus de résistance

Dans certains autres cas, la bride est supportée par des nervures pour fournir plus de résistance à la bride, comme illustré dans la figure ci-dessous.

Joint de tuyau à bride circulaire
Figure : Les joints de bride sont renforcés par des nervures

l’épaisseur des nervures peut être calculée à partir de (t+tF)/2.

Résolvons maintenant un problème simple sur le sujet ci-dessus.

Énoncé du problème: Calculer les dimensions d’un joint circulaire à bride de tuyau en fonte de 250 mm de diamètre pour transporter du fluide avec une pression de 0,7 N/mm2.

Solution:

Donner des données est :
Diamètre du tuyau D =250mm
Tuyau à l’intérieur de la pression p = 0,7 N/mm2
De plus, nous savons que la contrainte de traction de la fonte d’après le manuel de conception est σt = 14 N/mm2

Nous connaissons la formule pour calculer l’épaisseur du tuyau sur la base de la formule cylindrique mince de l’article précédent

La valeur de la constante ‘C’, est donnée dans le tableau suivant pour les différents métaux tels que la fonte, l’acier doux, le zinc, le cuivre et le plomb.

Matériel Fonte Acier doux Zinc et Cuivre Mener
Constante (C) en mm 9 3 4 5

A partir de cela, nous pouvons calculer l’épaisseur du tuyau

t = (0,7×250)/(2×14)+9 = 16mm.

Avec cette épaisseur t du tuyau, nous pouvons calculer les dimensions fixes de la bride comme nous l’avons mentionné dans les formules ci-dessus.

Diamètre nominal des boulons, = 0,75 t + 10 = 0,75 × 16 + 10 = 22mm

Nombre de boulons, m = 0,0275 + 1,6 = 0,0275 x 250 +1,6 = 8,475 disons 10 nombre de boulons être du bon côté.

Épaisseur de bride, tF = 1,5 t + 3 = 1,5 x 16 + 3 = 27mm

Largeur de bride, B = 2,3 = 2,3 x 22 = 50,6 = disons 57 mm pour être du bon côté.

Diamètre extérieur de la bride (o)=+2t+2B = 250+(2×16)+(2×57) = 386 mm

Diamètre du cercle primitif des boulons (p)= +2t+2+12mm = 250+(2×16)+(2×22)+12 = 338 mm

Pas circonférentiel des boulons (pc)= (π×p)/m = (3,14×338)/10 = 106,2 mm

Afin de rendre le joint de tuyau à bride circulaire étanche, nous devons faire en sorte que les valeurs du pas circonférentiel soient de 20√1 à 30√1.

Où le 1 est le diamètre du trou de boulon sur la bride. Prenons le 1 = +3 = 22+3 = 25 mm

Par conséquent

20√1 = 20√25 = 100mm

30√1 = 30√25 = 150mm

D’en haut, nous avons le pas circonférentiel des boulons (pc) = 106,2 qui se situe entre 100 mm et 150 mm, donc la conception ci-dessus est étanche et satisfaisante.

Conclusion

Nous avons expliqué comment concevoir un joint de tuyau à bride circulaire à l’aide d’un exemple de problème. Ci-dessous, nous avons mentionné un énoncé de problème beaucoup plus compliqué à résoudre vous-même. Faites-nous savoir les réponses dans la section des commentaires pour l’exemple de problème ci-dessous.

Énoncé du problème : Un tuyau à bride d’un diamètre intérieur de 200 mm est soumis à une pression de fluide de 0,35 N/mm2. La bride est reliée au moyen de huit boulons M 16. Le diamètre du cercle primitif des boulons est de 290 mm. Si l’épaisseur de la bride est de 20 mm, recherchez la contrainte de travail dans la bride.

Résolvez ceci, je vous aiderai si vous avez besoin de moi.

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