Brevet FR2262767A1 — publié le 19750926

La présente invention concerne un dispositif pour la compensation de mouvement entre deux tronçons de conduite. Dans la suite de la description, on appellera le dispositif selon l'invention compensateur de mouvement". On connatt et utilise déjà des dispositifs admettant des mouvements entre deux tronçons de conduite ; de tels dispositifs sont surtout utilisés au droit d'ouvrages de toutes sortes, par exemple au droit des stations de pompage dans les installations indus trielles. Parmi les dispositifs connus les plus utilisés, il existe des compensateurs dits "compensateurs à ondes", qui utilisent des joints ayant une configuration sinusoldale et rendent les mouvements possibles entre deux tronçons de conduite. Mais le grand inconvénient de ces compensateurs à ondes est qu'ils n'admettent que des mouvements de faible importance; de plustsi l'on veut obtenir un fonctionnement normal, ces compensateurs connus doivent être posés par paire3 En conséquence, la dépense est trop lourde pour le résultat espéré.D'autres types de compensateurs utilisés sont "les joints dits joints ttGIBAULT". Pour un bon fonctionnement, ces joints doivent être également posés au moins par pairs Ainsi,Ia solution apportée par les compensateurs utilisés actuel Liement n'est pas totalement satisfaisante. On a donc été amené à étudier et à mettre au point par de nombreux essais un nouveau compensateur de mouvement. La présente invention a pour objet un dispositif compensateur de mouvement, qui est plus efficace et moins coûteux surtout relativement aux résultats obtenus que les joints déjà utilisés et rappelés ci-dessus. Ledit dispositif répond de façon parfaite à toutes les conditions imposées pour la bonne utilisation desdits joints. Le compensateur de mouvement selon l'invention présente de nombreux avantages Il permet les mouvements verticaux tels que le désaxement et le délignement. Le désaxement correspond au changement de direction dans un plan vertical de deux tuyaux adjacents, ctest-à-dire que,après un tel mouvement, les deux axes respectifs des tuyaux forment un angle entre eux. Le délignement correspond à une translation dans un plan vertical de deux conduites adjacentes, etest-à-dire queyaprès un tel mouvement, les deux axes longitudinaux respectifs des deux tuyaux adjacents sont parallèles mais décalés vers le haut ou vers le bas d'une certaine distance que lion désignera dans la suite de la description par délignement Z. Il est important et avantageux que leur canalisations comportent un système permettant la compensation des mouvements verticaux et spéc#alement permettant un délignement car il arrive qu'avant ou après la pose desdites canalisations dans un terrain, ce terrain ait subi un glissement ou bien une faille.Dans le cas de telles perturbations, deux conduites adjacentes ne sont plus dans le même alignement et doivent donc être munies d'un système de compensation de mouvement admettant des mouvements de relative importance. Le compensateur de mouvement selon l'invention permet aussi les mouvements longitudinaux dus aux effets thermiques ou autres, mais ces mouvements ne pourront avoir lieu que si la conduite n'est pas autobutée. Le dispositif selon 1'invention peut convenir aux conduites autobutées aussi bien qu'aux conduites non autobutées, les compensateurs de mouvement auto butés et non autobutés comportant quelques différences entre eux qui seront explicitées dans la suite de la description. De plus les compensateurs de mouvement sont démontables après pose pour pallier toute défectuosité décelée par la suite comme par exemple un mouvement plus important que celui permis par le dispositif. Les compensateurs de mouvement selon l'invention peuvent mettre employés dans toutes les conditions où l'on emploie des canalisations en béton ou métalliques car il est prévu une protection des parties métalliques. Cette protection consiste à procéder avant le montage au décapage ou sablage des pièces métalliques puis à les enduire sur toutes les faces de plusieurs couches de produits anticorrosifs à base de polymères. Après la pose et le réglage, toutes les parties métalliques apparentes sont à revoir d'une couche de mastic protecteur à base de bitume ou de brai de 1 cm d'épaisseur environ -le tout étant enveloppé dans une feuille de plastique mince. Selon l'invention, le compensateur de mouvement entre deux tronçons de conduite comporte une pièce intermédiaire (r) reliant, par deux doubles joints, chacune de ses extrémités aux extrémités respectives des deux conduites adoacentez, chaque dou ble joint comprenant une bague femelle recouvrant les deux extré- mités en regard des deux éléments de conduite adjacents, une première paire de pièces de liaison reliant ladite bague aux deux éléments de conduite adjacents, la bague pouvant coulisser dans une certaine mesure suivant l'axe général des conduites par rapport auxdites pièces de liaison, ces pièces étant diamétralement opposées dans un plan vertical, et une seconde paire de pièces de liaison-re- liant la bague à au moins l'un desdits éléments de conduite et dia métralement opposées dans un plan horizontal. Selon un mode de réalisation, la seconde paire de pièces de liaison relie la bague uniquement à ltun des éléments de conduite adjacents.Un tel dispositif a pour rôle de maintenir les bagues de joint à leur place tout en permettant un déplacement longitudinal des éléments de conduite dans le cas où il s'agit d'une conduite non-autobutée par ailleurs, les premières paires de pièces de liaison ayant pour rôle de centrer les bagues de joint et de maintenir la pièce- intermédiaire au niveau des tronçons de conduite adjacents. Selon un autre mode de réalisation, la seconde paire de pièces de liaison relie la bague aux deux éléments de conduite adjacents. Un tel dispositif a pour rôle de centrer les bagues tout en assurant l1auto-butage de cette partie de la conduite dans le cas où cette dernière est auto-butée par ailleurs,les lespremières paires de pièces de liaison ayant le même rôle que précédemment. D'autres caractéristiques particulières et d'autres avantages de la présente invention apparattroat maintenant à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexes dans lesquels Fig. l est une coupe axiale verticale partielle du compensateur de mouvement non autobuté dans la position du joint à la pose. Fig. 2 est une croupe axiale verticale partielle du compensateur de mouvement non autobuté dans la position du joint avec délignement maximal. Fig. 3 est une vue latérale d'un élément du compensateur de mouvement autobuté dans la position du joint à la pose. Fig. 4 est une coupe axiale horizontale suivant l'axe XX' de la figure I; d'un limiteur latéral d'un compensateur de mouvement non autobuté. Fig. 5 est une coupe axiale horizontale suivant 1'axe YY' de la figure 5, d'une bielle d'autobutage, d'un compensateur de mouvement autobuté. Dans la suite, pour f > & cilite## meilleure descriptixn dis- positif selon l'invention, on spécifiera certains détails et on donnera certaines valeurs correspondant à l'exemple de réalisation de mouvement vertical représenté sur les figures annexées. Ceci ne limite pas l'invention à ces strictes valeurs ou données, la configuration et le fonctionnement du dispositif restant sensiblement les mêmes dans d'autres cas. Et notamment le dispositif peut être agencé pour des mouvements autres que verticaux. Les compensateurs de mouvement décrits sont agencés pour correspondre à des canalisations ou tuyaux dont le diamètre est compris entre 300 mm et 1500 mm, mais l'invention est valable pour les diamètres supérieurs. Comme le montrent les figures 1 et 4, le dispositif comporte deux doubles joints souples à anneaux de caoutchouc D comprimés entre deux abouts métalliques 1 et 2, l'un de ces abouts 2 comporte une gorge de maintien 21. Les deux double-joints sont placés de part et d'autre d'une pièce intermédiaire P de courte longueur 1 interposée entre deux tronçons de conduite sensiblement en regard. Par la suite on appellera élément de conduite l'une quelconque des trois parties (conduites et pièce intermédiaire) de la canalisation représentée sur les dessins. La figure 1 qui correspond à un compensateur de mouvement non autobuté représente les limiteurs verticaux A' (c'est-à-dire ladite première paire de pièces de liaison) et un des limiteurs latéraux B (appartenant à ladite seconde paire de pièces de liai son), les limiteurs étant placés de part et d'autre de la pièce intermédiaire de longueur 1. Les limiteurs verticaux sont deux à deux diamétralement opposés dans un plan vertical, à chaque ex trémitd de ladite pièce intermédiaire, tandis que les limiteurs latéraux sont deux à deux diamétralement opposés dans un plan horizontal. Chaque extrémité de la conduite et de la pièce intermédiaire P est constituée par une bague mâle 2 encastrée sur toute la circonférence. Cette bague mâle 2 comporte une gorge de maintien 21 radialement dirigée vers l'extérieur, pour maintenir un anneau de caoutchouc 3. Cet anneau de caoutchouc 5 peut par exemple avoir un diamètre de 22 mm qui devient égal à 19,5 mm lorsque ledit anneau est étiré de 27%, son écrasement est d'environ 30% et sa dureté est de 58 degrés internationaux de dureté du caoutchouc (DIDC) environ. L'anneau de caoutchouc 3 est comprimé entre la bague mâle 2 et une bague femelle 1 parcourant la circonférence de l'extré- mité de la conduite en enserrant l'anneau de caoutchouc 3 dans sa gorge de maintien 21 de la bague mâle 2. -La bague mâle 2 est reliée à la conduite par un prolongement 22 encastré longitudinalement dans le corps de la canalisation. Les bagues mâles 2 formant les abouts des canalisations, la pièce intermédiaire P comprend donc à chacune de ses extrémités une bague mâle 2b ; chaque bague mâle 2b est en vis-à-vis avec une bague mâle 2a identique formant l'about de la conduite adjacente à la pièce P. Les deux bagues mâles (2a et 2b) sont placées en regard l'une de l'autre et sont espacées d'une certaine distance correspondant au Jeu à respecter à la pose. Les deux bagues mâles en vis-à-vis maintiennent donc chacune respectivement les deux anneaux de caoutchouc ()a et 3b) comprimés et enserrés dans leur gorge de maintien (21a, 21b) grâce à la même bague femelle 1. La bague femelle 1 fait la jonction entre l'extrémité de l'une des conduites et la pièce intermédiaire P en formant un pont autour et contre les deux anneaux de caoutchouc (3a, 3b) respectivement et maintenus dans les gorges (21a, 21b) des deux bagues mâles (2a, 2b) en vis-à-vis. La description précédente de la position des joints et des bagues convenant pour les deux types de limiteurs, verticaux et latéraux, on va maintenant décrire, en référence à la figure 1, un limiteur vertical en position à la pose. La bague femelle 1 est surmontée d'un cavalier 4 dans lequel passe un axe 11 servant à fixer les bras 5. L'axe llparallèle au diamètre horizontal de la conduite, traverse la lumière D du bras 5. Ladite lumière D est de forme oblongue, l'ovale étanQsuffisament allongé pour permettre un mouvement convenable des bras 5 autour de l'axe 11. L'extrémité 52 du bras 5 opposée à celle 51 comportant la lumière D est fixée par quatre boulons à l'épaulement 6 qui prend appui sur le corps de la conduite. Le système de fixation du bras 5 à l'épaulement 6 comporte aussi une cale 7 placée symétriquement à l'épaulement 6 par rapport à l'extrémité du bras 5. Le cavalier 4 est muni d'une lumière C permettant le passage de l'axe 11, ladite lumière étant oblongue pour ne pas gêner le bon fonctionnement du limiteur vertical. La lumière C est moins allongée que la lumière D du bras 5. Après la description des limiteurs verticaux dans leur position à la pose, on va décrire les limiteurs verticaux lors d'un délignement ou lors d'un dés#axement. En référence à la figure 2 on décrit un délignement vers le bas d'une hauteur Z. Le délignement correspondant à une translation dans un plan vertical de deux conduites adjacentes résulte du fait que l'axe de la première conduite fait avec l'axe de la pièce inter médiaire P un angle# 9 vers le bas par exemple tandis que l'axe de la pièce intermédiaire P fait avec l'axe de la deuxième conduite un angle i en direction Inverse, c'est-à-dire vers le haut. En appelant première conduite celle représentée sur la partie gauche de la figure 2, en admettant que ledit angle # soit dirigé vers le bas, et en tenant compte du jeu respecté à la pose entre les deux bagues mâles 2 en vis-à-vis, la distance entre ces deux bagues 2 augmente pour le limiteur vertical supérieur tandis qu'elle diminue pour lelimiteur vertical inférieur. En d'autres termes, deux anneaux de caoutchouc 3 se trouvent éloignés sur la partie supérieure de la conduite et rapprochés sur la partie inférieure de la conduite. En conséquence, lorsqu'on veut obtenir comme indiqué sur la figure 2 la position avec délignement maximal, les deux bras 5 du limiteur vertical supérieur forment une longueur maximale, l'axe 11 passant dans les parties de la lumière D proche du bord des extrémités 51 des deux bras 5. De memeyltaxe 11 se logera dans la partie supérieure de la lumière C du cavalier supérieur 4. Pour le limiteur vertical inférieur, la position de l'axe ll dans les lumières C et D sera inversée par rapport à la position de 1'axe dans les lumières correspondantes C et D-du limiteur vertical supérieur. Pour obtenir un délignement, l'axe de la pièce intermédiaire P fait avec l'axe de la deuxième conduite représentée sur la partie droite de la figure 2 un angle 4 #en direction opposée au premier anglet ,donc dirigé vers le haut. Par conséquent ,le limiteur vertical supérieur entre la piète P et la deuxième conduite est dans la mAeme position que le limiteur vertical inférieur de la première conduite. De mAeme,le limiteur vertical inférieur de la deuxième conduite est dans la même position que le limiteur vertical supérieur de la première conduite. Il faut remarquer qu au cas où l'axe de la pièce intermédiaire P fait avec l'axe de la deuxième conduite un angle # de même direction que l'angle # de la première conduite avec la pièce intermédiaire P,on obtient finalement un désaxement 2 4 pour l'ensemble du dispositif. A titre indicatif, on donne dans un tableau les possibilités et performences des mouvements ialinux possibles relativement b la valeur du diamètre nominal de la conduite ou du tuyau. : Diamètre nominal du :1/2 angle de : délignement tuyau D (mm) : désaxement ma- : maximal xiral : : : # ( ) Z (mm) s 300 : 50 : 120 : 400 : 5 : 120 : 500 : 50 : 120 600 50 : 120 700 5 : 120 : 800 50 : 120 : 900 : 50 : 120 : 1000 : 50 : 120 : 1100 . 4 30' . 110 : 1200 : 4 30' : 110 : 1250 4 15' 100 : 1400 40 95 : : 3940t : 85 On va maintenait décrire en rérérerce aux figures 1 et 4 les limiteurs latéraux 3 correspc-ndai?-t à une conduite non auto butée Ces limiteurs B servent à maintenir la bague de Joint à sa place. Sur la bague femelle 1 est fixé par soudage en son milieu} et dans l'axe correspondant au diamètre horizontal, un pivot 14nez Ce pivot 14N s'enfile dans l'une des extrémités de la biellette 12N ; ladite extrémité prend appui près du bord sur une cale d'é ármement 19 soudée à la bague femelle 1. L'autre extrémité de la biellette 12N est percée par un trou laissant le passage à un tourillon 13N fixé sur le prolongement 22 de la bague mâle 2. Après le passage du tourillon l3Ndans la biellette 12N, une rondelle 16N autour du tourillon 13N et au-dessus de la biellette 12N est maintenue grâce à une goupille 15N située dans la partie supérieure du tourillon 13N suivant un axe vertical. Lors d'un mouvement comme par exemple un délignement ou désaxement la biellette 12N pivote verticalement autour du pivot 14N et du tourillon 13 N celui-ci étant solidaire de la pièce intermédiaire P, Ces limiteurs latéraux B appartenant au compensateur de mouvement non autobuté permettent les mouvements longitudinaux qui sont essentiellement dus aux effets thermiques mais qui peuvent résulter aussi d'autres effets. Les limiteurs latéraux B sont caractérisés en ce qu'ils ne sont fixés qu'à la pièce intermédiaire P par le tourillon 13N; ainsi, la pièce P et la conduite sont relativement indépendantes l'une par rapport à l'autre ce qui rend possibles des mouvements longitudinaux. Lorsque la distance dN entre les deux abouts mé- talliques extre"mes, c'est-à-dire bagues mâles 2a et 2b, diminue, il y a rapprochement de l'about de la pièce intermédiaire P, c 'est-à-dire de la bague mâle 2b simultanément avec la biellette 12N et la bague femelle 1, par rapport à l'about métallique de la conduite, en vis-à-vis avec la pièce P, c'est-à-dire par rapport à l'extrémité de la bague mâle 2a.Ceci est dû au fait que la bague mâle 2b est solidaire du tourillon 13N qui fixe la biellette 12Nvelle-même liée à la bague femelle 1 par l'intermddiai- re du pivot 14N. Il n'en sera pas de même pour les compensateurs autobutés, les mouvements longitudinaux étant vraiment très limités grâce au système d'autobutage, mais celui-ci permet de transmettre les efforts d'autobutage. On va décrire en référence aux figures 3 et 5 les bielles d'autobutage qui correspondent pour les conduites autobutées aux limiteurs latéraux des conduites non autobutées. Comme pour les limiteurs déjà décrits, le dispositif correspondant au double-joint à anneaux de caoutchouc 3 comprimés entre deux abouts métalliques 1 et 2 est le meme. La bague femelle 1 est surmontée d'un pivot central 14A enfilé au centre de la bielle 12A. La bielle 12A est symétrique par rapport au trou central oblong verticalement 25, prévu pour le pivot 14A. A chacune de ses extrémités, la bielle 12A est percée d'un trou oblong dont le cô- té proche du bord est percé à un diamètre supérieur afin de laisser le passage à un tourillon d'ancrage 13A muni d'un gousset 17A dirigé vers le centre de la bielle 12A. Le tourillon d'ancrage 13A et le gousset 17A sont soudés au prolongement 22 de la bague mâle 2. Des cales d'écartement 19 maintiennent la bielle 12A à distance constante de la conduite. Au-dessus du tourillon d'ancrage 13A, une rondelle l5A, de diamètre supérieur à celui du tourillon 14A, est fixée grâce à une vis 168. Lorsqu'il y a changement de position des axes de deux conduites adjacentes autobutées avec délignement ou désaxement, le pivot central de la bielle 12A se déplace légèrement dans le trou oblong central 25 de cette bielle. La bielle d'autobutage est caractérisée en ce que la distance d entre les tourillons d'ancrage 13A est toujours sensiblement constante. Les tourillons étant solidaires des tronçons de conduite, la distance d, dans le plan diamétral horizontal, entre deux conduites autobutées adjacentes, est toujours sensiblement cOns- tante. Ladite distance d correspond à la position du joint à la pose et ne varie pas lors d'un délignement ou d'un désaxement. Par ailleurs,les dimensions des bielles d'autobutage et des pièces d'accrochage sont proportionnées aux efforts à transmettre. On notera évidemment qu'à l'aide d'une unique pièce intermédiaire, le compensateur selon l'invention permet d'absorber des délignements importants en valeur absolue. Ainsi, dans les exemples de réalisation ci-dessus, ils varient de 120 mm à 85 mm pour des diamètres de conduite allant de 300 à 1500 mm, la pièce intermédiaire mesurant 1,30 m environ. REVENDICATIONS 1. Compensateur de mouvement entre deux tronçons de conduite caractérisé en ce qu'il comprend une pièce intermédiaire reliant, par deux doubles joints, chacune de ses extrémités aux extrémités respectives des deux conduites adjacentes, chaque double joint comprenant une bague femelle recouvrant les deux extrémités en regard des deux éléments de conduite adjacents, une première paire de pièces de liaison reliant ladite bague aux deux éléments de conduite adjacents, la bague pouvant coulisser dans une certaine mesure suivant l'axe général des conduites par rapport auxdites pièces de liaison, ces pièces étant diamètralement opposées dans un plan vertical et une seconde paire de pièces de liaison reliant la bague à au moins l'un desdits éléments de conduite et diamétralement opposées dans un plan horizontal. 2. Compensateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde paire de pièces de liaison relie la bague uniquement à l'un des éléments de conduite adjacents. 3. Compensateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde paire des pièces de liaison relie la bague aux deux éléments de conduite adjacents. 4. Compensateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les secondes paires de pièces de liaison sont constituées chacune par une bielle disposée sensiblement horizontalement et engagée par ses extrémités sur deux pivots solidaires l'un de la dite bague et l'autre de l'undes éléments de conduite, des moyens de retenue étant prévus pour maintenir la bielle sur ses pivots. 5. Compensateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les secondes paires de pièces de-liaison sont constituées chacune par ume bielle disposée sensiblement horizontalement et tourillonnant à ses deux extrémités sur deux pivots solidaires chacun de l'un des deux éléments de conduite adjacents considérés et dans sa partie centrale, par l'intermédiaire d'un trou oblong perpendiculaire à l'axe de la bielle sur un pivot solidaire de ladite bague, des moyens de retenue étant prévus pour maintenir la bielle sur ses pivots. 6. Compensateur suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins une cale d'écartement est interposée entre chaque bielle et la bague ou l'un des éléments de conduite afin de maintenir la bielle à une distance constante de la conduite. 7. Covpensateur suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les premières paires de pièces de liaison com preanant chacune deux bras solidaires chacun d'un élément de conduite, d'axe parallèle à l'axe de l'élément de conduite considéré et pourvus à leur extrémité libre de deux trous oblongs en regard,dans lesquels est engagé un axe perpendiculaire à l'axe général de la conduite et solidaire de ladite bague. 8. Compensateur suivant l'une des revendications 1 à 7, caraatérisé en ce que chaque double joint est constitué par une bague cylindrique femelle dont la face interne prend appui sur deux an neaux en matériau élastique maintenus et comprimés chacun dans une gorge ménagée dans un about métallique monté sur l'extrémité de l'un des éléments de conduite en regard