Brevet FR2328899A1 — publié le 19770520

La présente invention se rapporte aux joints d'étanchéité mis en oeuvre pour assurer le raccordement des tuyaux en béton et elle s rapplique plus particulièrement au raccordement des tuyaux assemblés bout à bout pour constituer des canalisations à écoulement libre, plus spécialement réservées à l'évacuation des effluents urbains. Les tuyaux en béton utilisés pour l'établissement de canalisations d'écoulement sont en général produits selon l'un ou l'autre de deux types de fabrication dont la différence essentielle réside dans les tolérances de cotes acceptées pour les embouts d'emboîtement mâles et femelles prévus aux deux extrémités de chaque tuyau. L'un de ces types de fabrication fait intervenir des tolérances de cote larges et permet une fabrication à un faible coût, tandis que l'autre type est basé sur l'obtention de tolérances de cote faibles, ce qui entrain un coût de production plus élevée. Quel que soit le type de fabrication, l'assemblage bout a bout de tuyaux de même type pose des problèmes d'étanchéité que l'on a tenté de résoudre jusqu'à présent au moyen de joints divers en élastomère. Dans le premier type de fabrication, on place généralement sur l'embout mâle un joint torique ou, le plus souvent, de forme non symétrique, dénommé dans la pratique joint roulant et destiné à être repoussé jusqu'à sa position stable définitive par l'embout femelle lors du déplacement axial relatif au moment de l'embolte- ment de deux tuyaux.Les joints utilisés présentent des sections et des profils compatibles avec une valeur moyenne des tolérances de fabrication, de sorte que lorsque ces tolérances s'ajoutent au lieu de se compenser, les joints mis en oeuvre ne sont plus adaptés aux caractéristiques dimensionnelles de l'intervalle annulaire qu' ils doivent occuper et ne réalisent plus du tout la fonction d'étanchéité pour laquelle ils sont conçus. Pour supprimer cet inconvénient, il est courant de surdimensionner les joints qui font naftre alors, par la résistance qu'ils offrent à la déformation élastique au moment de l'embofte- ment, des contraintes élevées de direction générale radiale appliquées à la périphérie de l'embout femelle.Pour absorber ces contraintes sans risque de détérioration ou de rupture de l'embout femelle, on prévoit d'augmenter notablement l'épaisseur locale du tuyau au droit de l'embout femelle en formant une collerette périphérique extérieure. Dans le second type, on utilise fréquemment un joint torique disposé dans une gorge annulaire délimitée dans l'embout mâle. Cette disposition donne de bons résultats, mais présente le meme inconvénient que celui décrit ci-dessus pour ce qui concerne les contraintes élevées appliquées à la périphérie de l'embout femelle. En plus de cet inconvénient, la réalisation de la gorge annulaire dans l'embout mâle pose un problème de fabrication qui, s'il n'est pas insoluble, accroft de façon notable le coût de production. Pour diminuer ce coit de production, on a proposé de décolleter l'extrémité de l'embout male à partir de la rainure, mais il devient alors difficile de maintenir en place un joint d'étanchéité torique du fait de la dépouille tronconique dudit embout.En outre, la solution ainsi préconisée ne fait pas diminuer pour autant les contraintes radiales appliquées à l'élément femelle lors du raccordement de sorte que,dans ce type, la collerette est aussi nécessaire Quel que soit le type de fabrication mis en oeuvre, on constate donc que les tuyaux en béton sont à chaque fois munis à l'une de leurs extrémités, correspondant à l'embout femelle, d'une collerette résistante massive plus particulièrement destinée à résister aux efforts provoqués, lors du raccordement, par la déformation du joint d'étanchéité L 'existence forcée des collerettes périphériques saillantes pose le problème aigu de mise en place des tuyaux en béton lors de la réalisation de canalisations enterrées.En effet, le fond des fouilles exécutées doit etre, dans tous les cas, convenablement travaillé ou ameubli de toute autre façon convenable, de manière à ménager au niveau de chaque collerette périphérique saillante, soit une zone plus meuble, soit un logement complémentaire de façon que les tuyaux en béton reposent sur le fond des fouilles sur la totalité de leurs génératrices. En effet, dans la mesure où il en est autrement, ce qui est le cas le plus fréquent en pratique, les tuyaux reposent au fond des fouilles sur les collerettes, ce qui crée des concentrations de contraintes introduisant des efforts de flèche qui conduisent plus ou moins rapidement à la rupture des canalisations. Il s'ensuit inévitablement, outre des problèmes de réfection, des risques de pollution ou d'aspiration des nappes phréatiques.Un autre danger non négligeable réside aussi, du fait des contraintes de flexion appliquées localement, dans l'existence, dans les canalisations, de points bas dans lesquels les effluents stagnent lors des états de faible écoulement La stagnation de ces effluents est souvent la cause, lors de la reprise d'un écoulement plus fort, de la détérioration des milieux biologiques d'épuration prévus dans les bassins de réception des effluents. La présente invention vise à résoudre ce problème particulier en créant un nouveau joint conçu pour diminuer notablement les contraintes radiales d'emboîtement de manière à rendre possible la suppression des collerettes périphériques saillantes prévues, dans les fabrications traditionnelles, au droit des embouts femelles des tuyaux en béton. Conformément à l'invention, le joint pour le raccordement étanche de tuyaux en béton est caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague en élastomère réalisée pour comporter deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure formant chacune au moins une dépression annulaire destinée à recevoir une réserve de produit lubrifiant et au moins une moulure annulaire présentant un coefficient de déformabilité supérieure à celui de l'ensemble de la bague qui forme, sur l'un au moins de ces flancs reliant les bases intérieure et extérieure, au moins une rampe de glissement inclinée en direction de la base extérieure. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description ci-dessous faite en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une perspective partielle du joint conforme à l'invention. Les fig. 2 à 5 sont des coupes-élévations partielles illustrant, à plus petite échelle, différentes phases caractéristiques de raccordement au moyen de l'objet de l'invention. Les fig. 6 et 7 sont des perspectives partielles analogues à la fig. 1 illustrant deux variantes de réalisation du joint. Dans la forme d'exécution montrée par la fig. 1, le joint est réalisé sous la forme classique d'une bague annulaire 1 en élastomère dont le diamètre est, de façon générale, déterminé en fonction des caractéristiques dimensionnelles des tuyaux à raccorder. La bague 1 est réalisée à partir d'un segment profilé obtenu de toute façon convenable, par exemple par extrusion, à partir d'une filière conformée pour conférer au profilé la section requise. Selon l'objet de l'invention, la bague 1 présente, en section droite transversale, une forme symétrique de part et d'autre de son plan P. Par ailleurs, la section est choi sie pour qu'après constitution sous la forme d'un anneau, la bague 1 comporte deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure matérialisées -par les traits mixtes 2 et 3. Chaque basecirculaire est conformée pour pré senter ou délimiter au moins une dépression annulaire 4 ou 5 bordée par deux moulures annulaires 6 ou 7. Les moulures 6 et 7 situées d'un meme côté du plan P sont reliées entre elles par un flanc 8 ou 9 formant une rampe 10 ou 11 présentant, de la moulure 6 vers la moulure 7, une inclinaison de direction générale convergeant vers le plan P. La section droite transversale de la bague 1 présente ainsi une section réniforme double symétrique par rapport au plan P. La section décrite ci-dessus est particulièrement choisie pour que la bague 1 assume des fonctions nouvelles en plus de l'étanchéité traditionnelle requise. C'est ainsi que les dépressions annulaires 4 et 5 sont remplies d'un produit lubrifiant préalablement à la mise en place sur l'embout mâle 13 d'un tuyau en béton 12 représenté à la fig. 2. Lors de la mise en place, la dépression annulaire 4 se comporte à la manière d'un réservoir qui délivre un film de produit lubrifiant 14 convenablement étalé sur la périphérie de l'emb out mâle 13 par les moulures 6. La bague 1 peut ainsi etre aisément montée ou enfilée sur l'embout 13 puis ensuite glissée jusqu'en butée contre l'épaulement 13a (fig. 3).Le produit lubrifiant permet en outre d'obtenir une répartition automatique des tensions appliquées à la bague 1 qui, de la sorte, présente une épaisseur moyenne constante et entoure l'embout 13 avec un serrage relatif réparti circonférentiellement. Dans cet état, la bague 1 occupe une position stable sans aucun risque de roulement, même si l'embout 13 est exécuté en dépouille, étant donné que les moulures 6 constituent des anneaux latéraux d'appui par lesquels les efforts de tension radiale s'appliquent sur l'embout 13 selon des directions sensiblement parallèles au plan P. La position stable occupée par la bague 1 permet de procéder à l'embolte- ment de deux tuyaux 12 identiques par l'introduction de l'embout male 13 dans l'embout femelle 15 qui est délimité entre un épaulement de butée 15a et une portée tronconique d'entrée 15b. Au moment de l'introduction et du déplacement axial relatif entre les tuyaux successifs 12, la portée tronconique 15c rencontre tout d'abord la rampe 11 du flanc 9, ce qui contribue à assurer un centrage relatif des sections des tuyaux ainsi qu'une mise sous précontrainte de l'ensemble de la bague í. La fig. 4 montre que la poursuite de l'introduc tion a pour effet de provoquer la déformation des moulures 6 et 7 qui présen -tent, par rapport à l'ensemble de la bague 1, un coefficient de déformabilité supérieur du fait de leur section plus faible.La rampe 11 et les moulures 7 ccn- tribuent par conséquent à réduire très notablement les contraintes radiales qui sont imposées à l'embout femelle 15 par la réaction de la bague à la déformation élastique. Ces contraintes sont par ailleurs encore abaissées par la présence du produit lubrifiant 16 préalablement emmagasinée dans la dépression annulaire 5 et progressivement délivré et étalé sur la paroi périphérique de embout femelle 15 qui peut ainsi etre facilement glissé relativement à l'embout mâle 13. Les trois dispositions constructives de l'objet de ltinvention, à savoir dans l'ordre d'entrée en fonction dans les phases décrites précédemment, la rampe de glissement et de précontrainte 11, les moulures 6 et 7 à grandes caractéristiques de déformabilité et la réserve de matière lubrifiante au niveau de la dépression 5 contribuent ainsi ensemble et de façon combinée à réduire de façon très importante les contrantes qui sont appliquées à la périphérie de l'embout femelle 15. ll en résulte la possibilité de réaliser cette dernière sans prévoir la formation d'une collerette périphérique saillante destinée justement, dans les conceptions traditionnelles, à opposer une résistance massive suffisante aux contraintes radiales élevées appliquées lors de 1 'emboltement Dans ce qui précède il est fait état de la fonction particulière de la dépression annulaire 5 constituant une réserve de produit lubrifiant. I1 est à noter que la fonction de la dépression 4 est identique et ne peut astre dissociée car initialement elle facilite le glissement axial de la bague sur la portée 1 3a, ainsi que la répartition périphérique de la tension de mise en place qui est une condition permettant également de réduire les contraintes d'emboitement. Il faut préciser de plus que la mise en place préalable de la bague 1 en butée contre l'épaulement 1 3a, tel que représenté à la fig. 3, n'est pas une opération nécessaire étant donné que ce déplacement peut intervenir, compte tenu de l'existence de la réserve 14 de produit lubrifiant, lors de l'emboite- ment relatif entre les tuyaux 12. Dans tous les cas, l'emboStement axial s'effectue jusqu'à l'amenée en butée de l'épaulement 1 Sa contre la bague 1 dont l'écrasement tel que représenté à la fig. 5, limite la pénétration. Dans cet état, la bague 1 présente une section régulière sensiblement constante en offrant sa section compacte maximale à la tendance à l'écrasement radial. Il en résulte que la bague est alors à meme d'assumer une fonction supplémentaire de centrage et,par conséquent, d'alignement entre deux tuyaux consécutifs 12. Il est alors évident que la fonc tion d'étanchéité initialement recherchée est assurée dans les meilleures conditions possibles, quel que soit d'ailleurs le type de fabrication des tuyaux 12. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'objet de l'invention permet de réaliser des tuyaux 12 dépourvu de collerette périphérique bordant l'embout femelle 15. Ces tuyaux peuvent, de ce fait, etre facilement assemblés et disposés, sans précaution particulière, même en cas de construction de canalisations enterrées étant donné qu'il est alors aisé de les faire reposer sur toute la longueur de leurs génératrices sur le fond des fouilles. Dans l'exemple décrit en référence à la fig. 1, la bague 1 est conformée en section de manière que les moulures 6 présentent, de part et d'autre du plan P,un écartement supérieur à celui existant entre les moulures 5 et ledit plan. La fig. 6 montre une variante de réalisation dans laquelle les moulures 6 et 7 sont disposées selon un m8me écartement par rapport au plan P de manière à conférer à la section de la bague 1 une symétrie à la fois par rapport audit plan et par rapport au plan perpendiculaire P'. Cette variante de réalisation peut présenter un avantage car elle supprime le sens de montage rendu nécessaire dans l'exemple précédent. Une autre variante est illustrée par la fig. 7 selon laquelle la base extérieure 3 délimite deux dépressions annulaires Sa et 5b bordées par les moulures 7 et séparées l'une de l'autre par une nervure annulaire médiane 17. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en détail car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Joint pour le raccordement étanche de tuyaux en béton formant chacun à leurs extrémités un embout male et un embout femelle complémentaire, caractérisé en ce que ledit joint est constitué par une bague en élastomère réalisée pour comporter deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure formant chacune au moins une dépression annulaire destinée à recevoir une réserve de produit lubrifiant et au moins une moulure annulaire présentant un coefficient de déformabilité supérieure à celui de l'ensemble de la bague qui forme, sur l'un au moins de ces flancs reliant les bases in térieure et extérieure, au moins une rampe de glissement inclinée en direction de la base extérieure. 2 - Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague dont les flancs latéraux sont inclinés en direction de la base extérieure de façon convergente vers le plan de symétrie de la bague. 3 - Joint selon les revendications I et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague réalisée pour présenter une section droite transversale symétrique de part et d'autre du plan médian de la bague. 4 - Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague réalisée pour comporter deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure formant chacune une dépression annulaire bordée par deux moulures. 5 - Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague réalisée pour comporter deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure formant chacune une dépression annulaire bordée par deux moulures, les moulures correspondant à la base intérieure présentant, par rapport au plan médian de la bague,un écartement axial supérieur à celui présenté par les moulures de la base extérieure. 6 - Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué par une bague réalisée pour comporter deux bases circulaires concentriques intérieure et extérieure, la base extérieure formant deux dépressions annulaires parallèles bordées par deux moulures annulaires et séparées par une nervure annulaire médiane.