Brevet FR2040238A1 — publié le 19710122

la présente invention se rappor te à un raccord pour tuyauteries parcourues parque fluide ga zeux ou à l'état de vapeur, sous une pression et une tempé rature élevées, raccord dans lequel les brides des tuyaux destinés à Etre reliés entre eux sont serrées mécaniquement l'une contre l'autre par les forces exercées par un dispositif de serrage extérieur R dans lequel l'étanchéité est assurée par un joint d'étanchéité annulaire métallique, situé concen triquement-à l'intérieur des brides et mis en action par la pression régnant dans la tuyauterie et dans lequel une fen te annulaire s'-étendant au-delà du joint de séparation entre les deux brides est intercalée en tant qu'espace intermédiai re emp#chant#a chaleur de passer de l'intérieur de la tuyau terie vers l'extérieur par le joint d'étanchéité annulaire, entre les zones périphériques intérieure et extérieure des brides, On connatt déjà un raccord pour tu yàuteries de ce type (brevet suisse n0 4310208) . le disposi tif de serrage extérieur se présente ici de préférence sous la forme d'un écrou-chapeau qui serre ensemble les parties extérieures des brides du raccord, formant des corps élasti ques flexibles dans le sens de l'axe de la tuyauterie et si tuées à ltextérieur de la fente annulaire assurant l'isolement thermique. Gracie à la présence du joint d'étanchéité annulai re intercal# et de la fente annulaire isolante, ces parties extérieures des brides demeurent à un niveau de température plus bas, de sorte qu'elles peuvent rester dans la zone élas tique, même sous l'effet de fortes sollicitations à la pres sion et à la température de l'assemblage des brides.Par consé quent, ltassemblage des brides convient pour des charges per manentes, même en cas de fortes sollicitations par variation de la températureO Dans le raccord pour tuyauteries connu, le joint d'étanchéité annulaire se compose de deux bagues se situant sur des diamètres différents et s'étendant dans le sens axial, dont ltespace intermédiaire entre ces deux bagues pou vant être raccordé à un canal d'aspiration des fuites, La présente invention vise sans influencer défavorablement l'effet d'étanchéitésà simplifier et à perfectionner le raccord connu qui a fait ses preuves aux hautes pressions et températures de vapeur L'invention est caractérisée par le fait que dans un raccord pour tuyauteries du type décrit ci-dessus le joint d'étanchéité annulaire se compose d'au moins deux bagues d'étanchéité disposées concentriquement l'une par rapport à l'autre, ayant chacune une section transversale approximativement en forme de U et s'appliquant, sous l'action de la pression du fluide, par leurs branches orientées vers l'intérieur de la tuyauterie, élastiquement contre la paroi de logements annulaires correspondants, disposés également de façon concentrique et s'étendant, de part et d'autre du joint de séparation, vers l'intérieur de la tuyauterie , la bague d'étanchéité in térieure, soumise directement à l'action de la pression et de la température du fluide ayant des dimensions et des épaisseurs de parois plus importantes et étant disposée dans un logement annulaire de plus grandes dimensions que la bague d'étanchéité extérieure0 Comme avantage particulier, il convient de souligner que, grâce à l'agencement conforme à l'invention, le montage et le démontage du raccord pour tuyauteries se trouvent considérablement simplifiés, du fait que l'introduction de bagues d'étanchéité en forme de U dans les logements annulaires correspondants et l'extraction de ces bagues d'étanchéité s'avèrent très simples.Bu fait que les branches des bagues dtétanchéité s'écartent sous l'effet de la pression intérieure, les deux brides sont sollicitées uniformément dans le sens radial, c'est-à-dire dans le sens o existe la plus grande section transversale0 les logements annulaires pour les bagues d'étanchéité en U ont une f-orme plus simple que ceux destinés à recevoir les bagues utilisées dans le raccord connu et peuvent dès lors titre réalisés plus simplement. De préférence, les extrémités des branches des bagues d'étanchéité sont dotées de rebords d'appui connus en soi, assurant un appui défini des extrémités des branches sur les surfaces opposées, De cette façon, un espace libre subsiste égale#ment à l'intérieur du logement annulaire, espace qui peut avantageusement être raccordé directement à un canal d'aspiration de vapeur de fuite, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des espaces supplémentaires0 Suivant une autre caractéristique de l'invention, la fente annulaire assurant l'isolement thermique se situe approximativement au même diamètre que le logement annulaire de la bague d'étanchéité extérieure, de sorte que cette fente est en liaison avec la-zone du logement annulaire dont l'étanchEité par rapport à la zone du logement annulaire; située plus près de l'axe de la tuyauterie est assurée par les extrémités des branches de la bague d'étanchéité extérieure. Par conséquent, la plus grande partie du logement annulaire extérieur est réunie à la fente annulaire assurant l'isolement thermique, ce qui évite des affaiblisse ments inutiles de la section transversale et permet de trans férer la fente annulaire davantage vers l'intérieur des brides, De ce fait, l'étendue de la zone des brides, formant les surfaces d'appui et comprenant les surfaces du joint de sépara tion, appliquées étroitement l'une sur l'autre, est accrue et une place suffisante pour le montage de goujons d'ajustement est ainsi disponible dans ces surfaces, Sous ce rapport, il est avantageux de relier entre elles les deux brides des tuyaux à l'aide de goupilles cylindriques radiales et/ou axiales qui sont introduites dans des évidements cylindriques correspondants, disposés symétriquement au joint de séparation et pratiqués dans la zone des brides, situés radialement à l'extérieur de la fente annulaire, On réalise ainsi un centrage des deux tu yaux à raccorder l'un à l'autre et on empêche toute rotation ou établit un accouplement rigide en cas de sollicitations à la torsion et de cisaillement agissant sur les deux tuyaux, de sorte que le dispositif de serrage extérieur ne se trouve essentiellement pas sollicité par ces forces, l'invention est décrite en détail ci-après à l'aide de l'exemple de réalisation représenté sur le dessin annexés La figure unique du dessin est une coupe axiale d'un raccord pour tuyauteries de vapeur de turbines à vapeur haute pression, où des températures de vapeur vive de 6500C et des pressions effectives de 330 atmosphères peuvent se produire dans des cas extrêmes, les brides la, 2a, des tu yaux 19 2 à relier l'un à l'autre sont pressées mécaniquement l'une contre l'autre par les forces exercées par le dispositif de serrage extérieur 3o Comme représenté, ce dispositif de serrage 3 est conçu comme un écrou-cnapeau qui s'applique par son collet annulaire 3a contre un épaulement annulaire lb de bride la du tuyau 1 et qui est vissé à son autre extrémité par un taraudage 3b sur le filetage 2b d-e la bride - du tuyau 20 Pour empOcher toute rotation de l'écrou-chapeau Ds on a prévU une pièce de tôle 4 qui est reliée à l'écrou 3 et au tuyau 2 par des soudures 4a9 4b. Pour assurer l'étanchéité entre l'espace intérieur 5 des tuyaux vers l'extérieur9 on a prévu un joint d'étanchéité annulaire métallique 6 situé concentriquement à l'intérieur des brides las 2a et mis en action par la pression régnant dans la tuyauterie 1, 20 Entre les zones périphériques intérieure i et extérieure a des brides la9 2a se trouve une fente annulaire 8 s'étendant au-delà du joint de séparation 7 des deux brides la, 2a et servant d'espace intermédiaire isolant empechant le passage de la chaleur de l'intérieur 5 des tuyaux vers-l'extérieur par le joint d'étanchéité annulaire 6. La zone extérieure a reste des lors à un niveau de température plus bas que la zone intérieure i des brides la, 2a et comme la zone extérieure a possède une étendue relativement importante dans le sens de l'axe r des tuyaux de meme que l'écrou 3, cette zone extérieure a agit comme des pièces d'appui restant dans la zone élastique,-pressées par précontrainte l'une contre l'autre par l'écrou 3 ; toutefois, sous l'effet de retraits oU de dilatations thermiques du raccord à l'intérieur de cette zone élastique, une pression superficielle suffisante reste constamment maintenue entre les brides la, 2a 0 Un isolement thermique supplémentaire est assuré par les fentes annulaires 9 et 10 entre l'écrou 39 d'une part, et les brides la et 2a, d'autre part. Conformément à l'invention9 le joint d'étanchéité annulaire 6 comprend au moins deux bagues d'étanchéité 11, 12 disposées concentriquement l'une à l'autre présentant chacune une section transversale approximativement en forme de U et s'appliquant, sous l'action de la pression de la vapeur par leurs branches lla9 12a orientées vers l'intérieur 5 des tuyaux, élastiquement contre la paroi 13a, 14a des logements annulaires correspondants 13, 14 disposés également de façon concentrique et s'étendant9 de part et vautre du joint de séparation 7, vers l'intérieur 5 des tuyaux, La bague deétanchéité intérieure 11 soumise directement à l'action de la pression et de la température de la vapeur présente, comme le montre la figure, des dimensions et des épaisseurs de parois plus importantes et est dis posée dans un logement annulaire 13 de plus grandes dimensions que la bague d'étanchéité extérieure 12. Les extrémités des branches lla, 12a sont munies de rebords d'appui llb, 12b, en vue de 11 établissement d'un appui défini contre les parois 13a, 14a, La fente annulaire 8 assurant l'isolement thermique se situe approximativement au même diamètre que le logement annulaire 14 de la bague d'étanchéité extérieure 12 et elle est en liaison avec la zone du logement annulaire 14, dont leétanché ité par rapport à la zone 14c du logement annulaire, située plus près de l'axe de la tuyauterie est assurée par les extré- mités 12b des branches de la bague d'étanchéité 12o L'après ce qui précède, une diminution graduelle de la pression s'établit de l'intérieur vers l'extérieur jusqu'à la fente annulaire 8s cette dernière pouvant être reliée à l'air ambiant extérieur la bague d'étanchéité 11 est soumise aux pressions et aux températures le-s plus élevées, tandis que la bague d'étanchéité extérieure 12 est exposée à des#sol1icitations essentiellement plus-fa-ibles et présente, par conséquent, une taille plus ré duite0 On peut encore améliorer l'étanchéité en raccordant un canal d'aspiration des vapeurs de fu-ite 15 au premier logement annulaire 139 cette vapeur de fuite servant de vapeur de barrage pour les joints d0ét-anchéité de l'arbre de la turbine ou pouvant être introduite dans un étage de turbine se trouvant à Up niveau de pression plus bas, les deux brides la, 2a des tuyaux se trouvent en prise l'une avec sàutre par des goupilles cylindriques radiales 16 et des goupilles cylindriques axiales 17 qui sont introduites dans des évidements cylindriques correspondants 16a et 17a disposés symétriquement par rapport au joint de séparation 7 et pratiqués dans la zone a des brides, située radialement à l'extérieur par rapport à la fente-annulaire. De cette façon, les deux brides la, 2a sont centrées lçune par rapport à l'autre et accouplées rigidement l'une à l'autre de telle sorte que les sollicitations de torsion des deux tuyaux 1S2S ainsi que les sollicitations de cisaillement niagissent essentiellement pas sur le dispositif de serrage extérieur 3. REVENI?ICATI ONS lo Raccord pour des tuyauteries parcourues par un fluide gazeux ou à l'état de vapeur, sous une pression et une température élevées, raccord dans lequel les brides des tuyaux à relier entre eux sont serrées mécaniquement l'une contre l'autre par les forces exercées par un dispositif de serrage extérieur9 dans lequel l'étanchéité est assurée par un joint d'étanchéité annulaire métallique situé concentriquement à l'intérieur des brides et mis en action par la pression régnant dans la tuyauterie et dans lequel une fente annulaire s'étendant au-delà du joint de séparation entre les deux brides est intercalée en tant qu'espace intermédiaire- empOchant la chaleur de passer de l'intérieur des tuyaux vers l'extérieur par le joint d'étanchéité annulaire, entre les zones périphériques intérieure et extérieure des brides, caractérisé par le fait que le joint d'étanchéité annulaire comprend au moins deux bagues d'étanchéité disposées concentriquement l'une par rapport à l'autre, ayant chacune une section transversale approximativement en forme de U et s'appliquant, sous l'action de la pression du fluide, par leurs branches orientées vers l'intérieur de la tuyauterie, élastiquement contre la paroi de logements annulaires correspondants, déposés également de façon concentrique et s'étendant de part et d'autre du joint de séparation, vers l'intérieur de la tuyauterie, la bague d'étanchéité intérieure soumise directement à l'action de la pression et de la température du milieu présentant des dimensions et des épaisseurs de parois plus importantes, et étant disposée dans un logement annulaire de plus grandes dimensions que la bague d'étanchéité extérieure0 2. Raccord pour tuyauteries suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que les extrémités des branches des bagues d'étanchéité sont pourvues de rebords d'appui connus en soi, 3 Raccord pour tuyauteries suivant les revendications 1 et 29 caractérisé par le fait que le logement annulaire de la bague d'étanchéité intérieure est raccordé à un canal d'aspiration des fuites. 4. Raccord pour tuyauteries suivant l'une quelconque des revendications 1 à 39 caractérisé par le fait que la fente annulaire assurant l'isolement thermique se situe approximativement sur le m#me diamètre que le logement annulaire de la bague d'étanchéité extérieure, cette fente étant en liaison avec la zone du logement annulaire, dont l'étanchéité par- rapport à la zone du logement annulaire, située plus près de l'axe des tuyaux est assurée par les extrémités des branches de la bague d'étanchéité extérieure, So Raccord pour tuyauteries suivant l'une quelconque des revèndications I à 49 caractérisé par le fait que les deux bride-s des tuyaux sont en prise l'une avec l'autre par des goupilles cylindriques radiales et/ou axiales qui sont introduites dans# des évidements cylindriques correspondantss disposés symétriquement par rapport au joint de séparation et pratiqués dans la zone des brides, située radialement à l'exy térieur par rapport à la fente annulaire,