Brevet FR2331737A1 — publié le 19770610

La présente invention a trait aux joints entre éléments de tuyauterie et apporte une amélioration à ceux de ces joints comportant une garniture d'étanchéité de section torique. Elle touche plus particulièrement les joints entre éléments de tuyauterie de grand diamètre. Les garnituresen matière élastique présentant une section torique sont bien connues pour réaliser ltétanchéité du raccordement entre deux éléments de tuyauterie, ltun à bout mâle ou bout uni, ltautre à emboltement. Le dessin et la cotation de telles garnitures ne posent en général aucun problème. Cette absence de problème ne subsiste que pour autant que les éléments de tuyauterie à assembler, d'une part restent dans une gamme de diamètres relativement modestes, et d'autre part sont fabriqués en un matériau non fragile et, en particulier, insensible aux chocs et frottements. Lorsque par contre on aborde les grands diamètres, la simple garniture torique risque de se trouver écrasée dès lors qu'uns pose imparfaite, ou encore un léger mouvement de terrain après la pose, ont désaxé un tant soit peu les deux éléments ltun par rapport à ltautre. Il en résulte alors, en un point de la périphérie du tore, un écrasement bien supérieur à celui necessaire pour assurer lletancheite. Cet écrasement, d'une part, amoindrit la longévité de la masse ainsi contprimée, et d'autre part permet entre le bout uni et Itemboî- tement un contact qui peut être générateur d'ecaillages, voire mêe de ruptures, si le matériau constitutif des tuyaux est particulièrement fragile. En outre, ce désaxage, en provoquant un écrasement local bien supérieur à celui nécessaire pour assurer l1étanchéité, amène corrélativement une décompression de la garniture dans la zone diamétralement opposée et entrante par voie de conséquence un risque de défaut d'étanchéité. La demanderesse a cherché à garder le bénéfice du joint d'étanchéité à garniture torique meme pour les tuyaux de grands diamètre où lteffort résultant du poids du tuyau lui-wWmess du poids du fluide transporté, de la charge de terre, et enfin des charges roulantes, mettrait à mal le tore, et ferait ainsi encourir des risques de dégradation des tuyaux, au moindre désalignement des éléments de tuyauterie raccordés. Elle a donc mis au point à cet effet un joint comportant une ---ff garniture d'étanchéité torique travaillant par compression radiale entre le bout uni d'un premier élément de tuyauterie et le fond de la gorge annulaire présentée par la paroi intérieure de llemboltement d'un second élément de tuyauterie, caractérisé en ce que, - premièrement, le tore est moulé avec un prolongement axial cylindrique sur au moins l'un de ses côtés, - deuxièmement, la gorge annulaire de l'embottement est allongée axialement en conséquence, - troisièmement, la profondeur radiale de la gorge annulaire est inférieure à l'épaisseur du prolongement axial cylindrique du tore, - quatrièmement, l'aire de la section axiale de la gorge annu laire est inférieure à 11 aire de la section axiale de la garni ture. Ainsi les deux zones de la garniture participent-elles ensemble au soutien de l'élément mâle de tuyauterie lorsque celui-ci n'a pas son axe confondu avec celui de l'embottement. En effet, le tore, très comprimé, garantit l'étanchéité, mais n'est plus seul pour soutenir l'élément mâle car le prolongement du tore soutient lui-même cet élément et lui interdit de toucher l'intérieur de l'embottement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor tiront de la description détaillée qui -va suivre, donnée à titre d'exemple, non limitatif, et en regard des dessins annexés -sur lesquels - La Fig. 1 donne la coupe longitudinale radiale d'une extré mité de l'embottement et de la garniture associée selon ltinve-n- tion, ces deux pièces séparées, avant mise en place de la garni ture dans ltembottement ;; - la Fig. 2.reprend lXembottement de-la Fig. 1 et montre la garniture en place dans son logement, ainsi que la pointe du bout uni - la Fig. 3 montre l'assemblage réalisé entre le bout uni et ltembottement quand les deux éléments ont leurs axes confon- dus - la Fig.# 4 montre un assemblage avec décalage des axes des deux éléments. La garniture selon l'invention apparaît à l'état libre en ~Fig. 1 sous le repère d'ensemble G. Elle est destinée à réali#serW l'étanchéité de llassemblage entre ltembottement E d'un premier tuyau et le bout uni U d'un second tuyau. L'emboîtement E a un diamètre intérieur D1 supérieur au diamètre extérieur D2 du bout uni de la quantité nécessaire pour que, compte tenu des tolérances, l'introduction de l'un dans l'autre se fasse sans difficulté. Pour favoriser d'ailleurs cette introduction, des chanfreins 1 et 2 sont prévus respectivement à l'entrée de ltemboîtement E et à la pointe du bout uni U. La surface intérieure de ltemboîtement porte une gorge annulaire 3 qui, dans exemple rapporté, est cylindrique, avec une longueur L et un diamètre intérieur D3. La garniture G, lorsqu'elle est au repos, a sa surface médiane, à mi-épaisseur, disposée selon un cylindre. Elle comprend un tore 4, à son extrémité tournée vers l'emboîtement, et, venu de matière avec ce tore, un prolongement cylindrique 5 tourné vers le bout uni U. Le diamètre Dm du cylindre médian de la garniture G est voisin de celui D3 au fond de la gorge 3. Dans la réalisation rapportée, ce diamètre Dm est très légèrement supérieur au diamètre D3. Le diamètre extérieur D4 du tore 4 est nettement supérieur au diamètre D3 de la gorge, de même que, à un degré moindre, le diamètre extérieur D5 du prolongement cylindrique 5 du tore.Ces rapports de dimensions sont simplement donnés à titre indicatif puisque, comme déjà dit, la cotation des garnitures à compression radiale par rapport à ltemboîtement et au bout uni des tuyaux qu'elles équipent relève de l'art connu. Notons encore que la partie cylindrique 5 de cette garniture présente à son extrémité un chanfrein extérieur 6 et un chanfrein intérieur 7. La contraction périphérique nécessaire pour placer la garniture G dans la gorge 3 selon la Fig. 2 entraîne que sa surface médiane, à mi-épaisseur, se contracte à l'intérieur du cylindre médian de diamètre Dm pour adopter une forme tronconique divergente vers llextérieur. Dans cette position, llemboîtement ainsi équipé de sa garniture G peut accueillir le bout uni U. Grâce à llexistence du chanfrein intérieur 7, ce bout uni peut pénétrer à ltintérieur de la garniture G sans heurter sa tranche dtextré- mité frontale, entre les deux chanfreins 6 et 7, bien que llé- paisseur de la garniture, même dans sa partie cylindrique, soit plus importante que la profondeur de la gorge 3-. Le chanfrein 7 évite ainsi tout arrachement.Et c'est pour que la garniture présente de toute faucon un chanfrein intérieur, même si par inadvertance elle a été retournée -intérieur pour extérieurqu'on Ira amputée du deuxième chanfrein extérieur 6. Ainsi la section transversale de la garniture au repos est-elle symétrique par rapport à son axe longitudinal. L'introduction, selon Fig. 3, du bout uni U, rigoureusement coaxial à llemboîtement E, n'entraîne alors pas d'autre écrasement pour la garniture G que celui de son tore 4. La compression donnée à ce tore pour lui faire assurer l'étanchéité est par exemple de 11 ordre de 20 %. Mais dans cette position coaxiale des deux éléments U et E, l'intérieur du prolongement 5 de la garniture G reste séparé du nu extérieur du bout uni U par un intervalle annulaire 8. Cette dispositio-n supposé que llélément de tuyauterie terminé par le bout uni U soit parfaitement supporté sur toute sa longueur, en dehors de l'emboîtement E. Il lui faut donc un remblai convenable à fond de tranchée, de façon qu'il ne repose pas seulement par son propre emboîtement, non représenté, à l'autre bout du tuyau.Cette disposition d'ailleurs ne se conserve que pour autant qutaucun mouvement de terrain ne vient affecter cet équilibre. La Fig. 4 donne un exemple de ce qu'il peut advenir lorsqu'un mouvement de terrain après pose ou un manque de soins à la pose désaxe l'un par rapport à l'autre les deux éléments de tuyauterie d'une quantité radiale x. L'exemple montré sur cette Fig. est relativement simple dans la mesure où les deux axes sont restés parallèles. Dans la réalité, il est assez peu probable qu'un mouvement aussi particulier puisse se produire et il est plus vraisemblable qu'il y aurait en même temps une légère déviation angulaire, dans les limites admissibles compte tenu du jeu entre bout uni et emboîtement. Il nta pas été jugé utile de décrire dans le détail un tel cas de figure car la garniture est calculée de façon à donner satisfaction quelles que soient les positions respectives des deux axes dans les limites permises évoquées ci-dessus. Pour faire face à de tels désalignements, on calcule la garniture, et en particulier ltépaisseur du prolongement 5, de la façon suivante D'une part, la compression du tore, même lorsqu'elle est accrue par un désalignement des tuyaux, ne dépasse jamais le taux admissible sans dégradation pour l'élastomère choisi ; d'autre part, le volume total de la garniture positionnée dans la gorge dépasse toujours le volume de cette gorge, si bien qutil subsiste toujours un espace y suffisant, entre le bout uni Il et l'emboîtement E pour qu'il nty ait aucun contact entre ces éléments. Cette reprise, par une partie de la garniture, le prolongement du tore, des charges résultant du désalignement, évite ainsi la destruction de l'élastomère du tore qui ne manquerait pas d'advenir si celui-ci était trop comprimé. Par contre, le fait d'avoir réduit à un tore, de dimension axiale réduite, la partie de la garniture dont on attend l'étanchéité, limite les forces nécessaires au montage du joint. La poussée nécessaire pour vaincre les frottements et écraser l'élastomère serait en effet beaucoup plus forte si l'ensemble de la garniture, sous prétexte de participation au soutien contre l'écrasement en cas de désalignement, était comprimé dans le rapport nécessaire à ltetan- chéité. Notons encore que # Tabsence de contact qui est garantie par cette disposition assure une discontinuité électrique si les tuyaux ainsi raccordés sont métalliques. Ajoutons que exemple décrit porte sur un emboîtement présentant, pour l'accueil de la garniture d'étanchéité, une gorge cylindrique. On pourrait bien sûr, sans sortir du cadre de l'in- vention, imaginer une gor#ge rainurée d'une gouttière ayant pour section axiale un secteur circulaire à ltemplacement du corps de la garniture. il suffirait que les rapports de compression soient maintenus malgré cette nouvelle configuration. REVENDICATIONS l.-Joint entre éléments de tuyauterie comportant une garniture d'étanchéité torique travaillant par compression radiale entre le bout uni d'un premier élément de tuyauterie et le fond de la gorge annulaire présentée par la paroi intérieure de l'emboîtement d'un second élément de tuyauterie, caractérisé en ce que, - premièrement, le tore (4) est moulé avec un prolongement axial cylindrique (5) sur au moins l'un de ses côtés, - deuxièmement, la gorge annulaire (3) de l'emboîtement (E) est allongée axialement en conséquence, - troisièmement, la profondeur radiale de la gorge annulaire (3) est inférieure à l'épaisseur du prolongement axial cylindrique (5 du tore, - quatrièmement, 1 aire de la section axiale de la gorge annulaire (3) est inférieure à lsaire de la section axiale de la garniture (G). 2.- Joint suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la gorge annulaire (3) de l'emboîtement (E) est cylindrique. 3.- Garniture pour équiper un joint suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le prolongement axial cylindrique (5) du tore (4) se termine par une tranche d'extrémité radiale présentant -au moins un chanfrein tronconique intérieur divergent (7). 4.- Garniture suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le prolongement axial cylindrique (5) du tore (4) se termine par une tranche d'extrémité radiale présentant deux chanfreins tronconiques, l'un intérieur divergent (7),#l'autre extérieur convergent (6). 5.- Garniture suivant la revendication 4, caractérisée en ce que sa section axiale est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de ladite section.