Brevet FR2383382A1 — publié le 19781006

Ma présente invention concerne un dispositif destiné à assurer l'étanchéité d'un joint de tuyauterie de transport de fluide chaud et tout particulièrement d'un joint du type à emboîtement d'un bout uni à 1'intérieur d'une extrémité évasée en forme de tulipe. L'étanchéité des joints de tuyauterie destinée au transport de fluide chaud,et notamment de fluide dont la température dépasse 120iC,se heurte à deux difficultés principales d'une part,il est nécessaire que le joint d'étanchéité soit réalisé en un matériau résistant à la chaleur, et d'autre part,il est nécessaire que les tuyaux puissent se dilater librement sans risquer de détruire l'étanchéité. La présente invention a ppur but de réaliser un dispositif d'étanchéité qui surmonte ces deux difficultés,en utilisant un anneau d'étanchéité qui présente à la fois une souplesse suffisante pour permettre le déplacement relatif du bout uni et de la tulipe,et une résistance importante à la chaleur. Cette invention a en effet pour objet un dispositif d'étanchéité qui comporte un anneau de fermeture de l'espace entre la tulipe et le bout uni,réalisé en une matière plastique souple douée d'une excellente endurance aux flexions répétées et conservant une résistance mécanique élevée aux fortes températures,et comportant au moins une partie centrale souple,de direction générale perpendiculaire à l'axe du tuyau, entre deux extrémités pincées de manière étanche l'une contre le tuyau et l'autre contre la partie de grand diamètre de la tulipe. Selon un mode de réalisation préféré,l'anneau de fermeture est réalisé en polyperfluoroalkoxy (PFA). Cet anneau peut être pincé de différentes manières entre l'extrémité de la tulipe et une contre-bride de serrage d'une part, et entre le bout uni et un embout rapporté d'autre part.Toutefois,quel que soit son mode de réalisation, il permet un déplacement axial relatif du bout uni et de la tulipe sous l'effet de la dilatation thermique.En outre,la matière qui le compose résiste facilement aux températures supérieures à 1209 a ,de sorte que l'étanchéité est maintenue même pendant une utilisation prolongée. La description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs,et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins - la fig.1 est une vue en coupe axiale d'un joint de tuyauterie muni d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention - la fig.2 est une vue analogue à la figure 1 d'une variante de réalisation - la fig.3 montre une variante de réalisation du pincement sur le bout uni - la fig.4 est une vue en coupe axiale d'un joint de tuyauterie comportant une contre-bride vissée assurant un serrage axial de l'anneau d'étanchéité - la fig.5 est une vue analogue à la figure 4,dans laquelle l'anneau d'étanchéité est maintenu à ltextérieur de la tulipe par un embout protégé du fluide contenu dans la tuyauterie t - la fig.6 est également une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation - las fig.7,8 et 9 montrent trois variantes de réalisation de l'anneau d'étanchéité - les fig.10 et 11 sont des vues partielles du joint de tuyauterie montrant deux variantes du pincement de l'anneau contre la tulipe d'emboftement ~ - la fig.12 est une vue analogue à la figure 6 d'une variante de réalisation. Le joint de tuyauterie représenté sur les dessins comporte,de manière connue,un bout uni 1 formant l'extrémité d'un tuyau et un bout évasé en forme de tulipe 2 constituant l'extrémité du tuyau voisin.La jonction de ces deux extrémités est du type à emboitement avec interposition d'un élément d'étanchéité entre elles. Dans le mode de réalisation représenté,le bouc uni 7 est taraudé en 4 à son extrémité et supporte un embout 6 vissé sur lui. Au droit du bord extreme 8 du bout 1,l'embout 6 comporte une gorge IQ de section sensiblement rectangulaire,à l'intérieur de laquelle iait saillie un rebord 12 présentant une surface inclinée et délimitant avec le bout 8 dont la surface est tronconique et présente ainsi une arête vive,une entrée rétrécie pour la gorge 10. Le diamètre extérieur de l'embout 6 est le même que celui du tube 1 dont il forme un prolongement.Par suite cet embout 6 pénètre librement à l'intérieur de la partie évasée 2 dans laquelle il s'em bote.Ie préférence,la tulipe 2 comporte une nervure interne 14,de diamètre très légèrement supérieur à celui de l'embout 6 qui facilite le centrage des deux tuyaux. Comme le montre la figure 1,la surface extrême 15 de la tulipe 2 est munie d'une saillie annulaire 16 de direction axiale,qui coopère avec une saillie annulaire analogue 18 portée par une contre-br*de 20 pour serrer étroitement un anneau 22 de fermeture de l'espace entre la tulipe et l'embout 6.Cet anneau 22,qui est plat et relativement mince,est en effet emboîté par son bord interne dans la gorge 10 de l'embout 6 et comprimé par le rebord 12 cooppérant avec l'extrémité 8 du tuyau 1. La contre-bride 20 est,dans le mode de réalisation r.- présenté,serrée sur la tulipe 2 au moyen de boulons 24 terminés par des crochets 26 qui sont appuyés contre la surface externe de la tulipe 2. Pour la mise en place de l'anneau de fermeture 22 la contre-bride 20 est enfilée sur le bout uni 1,puis l'anneau 22 est enfila sur embout 6 qui est alors vissé dans le taraudage 4 du bout I La contrebride 20 est alors repoussée en direction de l'anneau 22 tandis que l'embout 1 est emboîté à l'intérieur de la tulipe 2.Lorsque l'anneau 22 est appliqué contre la saillie 16 de la tulipe 2,la contre-bride 20 est serrée sur cet anneau par vissage des boulons 24 Jusqutà ce que les deux saillies 16 et 18 s'impriment dans la matibre de l'anneau 22 et le pincent de manib- re étanche.Sur le bord opposé de cet anneau les rebords 12 et 8 serrent également l'anneau en assurant un contact étanche. L'anneau 22 est réalisé en une matière plastique souple résistant à la chaleur,qui est de préférence constituée par un polymère fluoré,du type polyperfluoroalkoxy,tel que par exemple celui produit et vendu par la Société DU PONT DE NEMOURS sous la marque " TéFLON PFÂ t. Ce matériau a une excellente endurance aux flexions répétées et conserve une résistance mécanique élevée aux fortes températures. Par suite,les bout uni et tulipe 2 peuvent facilement se déplacer axialement l'un par rapport à l'autrs,sous l'effet de la dilatation thermique,sans que l'anneau 22 ne risque de se détériorer.Dans ce but,l'embout 6 est introduit dans la tulipe 2 de manière telle que son extrémité 28 reste à une distance relativement importante du fond de cette tulipe,qui est matérialisé par un épaulement 30 constituant l'extrémité de la partie 32 du tuyau dont le diamètre intérieur est analogue à celui du bout uni i.L'espace entre le bout 28 et l'épaulement 30 donne toute liberté de dilatation à la jonction des tuyaux. Par ailleurs,le rebord 12 de ltembout,de même que l'ex- trémité 8 du bout uni,étant inclinés et formant ainsi deux troncs de cane tournés l'un vers l'autre,délimitent une ouverture retrécie vers l'intérieur de la gorge 10.De la même manière,les saillies 16 et 18 ont une forme tronconique,de sorte que ltespace qui les sépare est évasé en direction du bout uni 1.Par suite,l'anneau 22 est pincé mais dispose d'un débattement axial et ,la distance entre les points de pincement est maximale ce qui réduit le cisaillement. Comme le montre la figure 2,dans certains cas il peut être préférable de remplacer l'embout vissé à l'intérieur du bout uli 1 par un embout 36 vissé sur un filetage extérieur d'un bout uni la. L'an neau d'étanchéité3434a de préférence une section sensiblement en forme de L,dont l'une des branches 35 est disposée perpendiculairement à l'axe du bout uni 1 et de la tulipe 2, de la même manière que l'anneau 22 de la figure 1,tandis que son autre branche 37 est recourbée en direction du bout uni la Cette branche 37 est de préférence pincée entre deux surfaces tronconiquessune surface tronconique 38 ménagée sur la face extérieure du bout uni la ,et une surface tronconique 40 de la partie interne d'un prolongement 41 de l'embout 36.Chacune des surfaces 38 et 40 est séparée du filetage 42,43 respectivement du bout uni et de l'embout 36,par une gorge 44,45 de logement de l'extrémité de l'anneau 34.Le bord externe de cet anneau est,comme celui de l'anneau 22,pincé entre deux saillies 16 et 18 portées respectivement par la tulipe 2 et la contre-bride 20. La mise en place de l'anneau d'étanchéité 34 s'effec tue de manière analogue à celle de l'anneau 22,en enfilant successivement la contre-bride 20 puis cet anneau 34 sur le bout uni la, en pinçant la branche 37 entre la surface 38 et la surface tronconique 40 par vissage de l'embout 36 sur le filetage 42 du bout uni la , puis en serrant le boulon 24 en vue du pincement de l'anneau entre les saillies 16 et 18.Comme dans le mode de réalisation précédent,le bout la est embout dans la tulipe 2 mais reste à une certaine distance de l'épaulement 30 de l'extré- mité de cette tulipe. Selon une variante de réalisation,le bout uni lb peut être dépourvu de tout filetage. La branche 37 de l'anneau 34 (fig.3) est alors sensiblement parallèle à ce bout lb et est serrée contre la surface extérieure de celui-oi,au moyen d'un embout annulaire,comportant un filetage interne de forme tronconique.Lors du vissage de cet embout 46 sur la branche 37,les filets pénètrent dans la matière de cette branche et la pincent étroitement contre le bout uni id, Comme dans les cas précédents,la dilatation thermique du bout uni la ou lb par rapport à la tulipe 2 provoque une déformation de la partie libre centrale de l'anneau 34 mais ne risque pas de détériorer cet anneau ni de détruire l'étanchéité. L'extrémité de l'anneau 34 opposée à la branche 37 est, comme dans le mode de réalisation des figures 1 et 2,maintenue par pincement axial entre deux saillies tronconiques 16 et 18 appartenant l'une à la tulipe 2,et l'autre à une contre-bride.Toutefois, comme le montre la figure 4,la contre-bride 50 peut etre fixée sur la tulipe 2 par vissage dans ce cas la contre-bride a, de préférence,une section en L dont l'une des branches 51, porte la saillie 18,tandis que l'autre branche 52,est taraudée en 53 et vissée sur un filetage 54 de la surface cylindrique extérieure de la tulipe 2. Comme la contre-bride 201la contre-bride 50 a un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre externe du bout uni.En outre, l'embout 46 est placé à proximité de l'extrémité 8 du bout uni 1,à l'intérieur de la tulipe 2.Il peut toutefois être préférable de protéger cet embout 46 contre le fluide qui circule à l'intérieur de la tuyauterie et,dans ce cas,on dispose l'anneau 34 comme le montre la figure 5.La branche 37 est alors dirigée en direction opposée à la tulipe 2 et traverse l'alésage interne de- la contre-bride 50.L'embout annulaire 46 est vissé à l'extérieur de cette contre-bride.11e cette manière l'anneau 34 interdit tout contact entre le fluide circulant à l'intérieur du bout lb et de la tulipe 2 avec l'embout 46. De préférence la tulipe 2 comporte,comme dans le cas de la figure 1.une rainure 14 de guidage de l'introduction du bout uni 1. Selon une autre variante de réalisation correspondant au cas où la tulipe 2 a un diamètre interne nettement plus important que le diamètre externe du bout uni 1b ,l'espace entre ces deux organes est fermé par un anneau d'étanchéité# 56 ayant une section sensiblement en forme de Z.Cet anneau comporte alors une partie d'extrémité cylindrique 52 qui est appliquée contre le bout 1b par vissage de l'embout 46.Cette partie cylindrique 52 est reliée,par une partie centrale libre légèrement inclinée,en forme de tronc de cône 54,à une seconde extrémité cylindrique 55 serrée entre la surface interne 57 de la tulipe 2 et une contre-bride annulaire 58 vissée à l'intérieur de la partie cylindrique 55.De préférence,la surface interne 57 comporte une saillie 60 qui pénètre dans la matière de l'anneau de fermeture 56 et coopère avec le filetage de la contre-bride 58 pour pincer radialement cette seconde extrémité de l'anneau.L'anneau 56 est ainsi maintenu par pincement radial à ses deux extrémités mais peut librement se déformer ou se dilater dans sa partie centrale 54,de sorte que le bout uni lb et la tulipe 2,ainsi que le tuyau auquel elle est fixée,peuvent subir des dilatations thermiques différentes sans danger de détérioration de Itétanchéité. Toutefois,lorsque l'embout 46 doit etre protégé du fluide circulant dans la tuyauterie, l'anneau 56 est avantageusement remplacé par un anneau 92 de section en U (fig.12) dont les deux extrémités cylindriques 93 et 94 sont reliées par une partie centrale incurvée 95 et dirigées vers l'extérieur de la tulipe.L'embout 46 muni d'un taraudage tronconique est placé à l'intérieur du U et serre l'extrémité interne 93 de l'anneau contre la surface extérieure du bout uni 1b, tandis qu'une contre-bride 58a ,également placée à l'intérieur du U est vissée sur l'ex- trémité externe 94 qu'elle serre contre la surface interne 57 de la tulipe 2.Cette contre-bride 58a est formée par une couronne filetée dont le diamètre intérieur est plus grand que le diamètre-extérieur de l'embout 46 de sorte qu'un jeu annulaire est ménagé entre les deux.De préférence,le filetage tronconique de la couronne 58a et le taraudage de l'embout 46 ont des pas inversés ; ils peuvent ainsi être vissés simultanément à l'aide d'un levier unique pénétrant dans des crans prévus à cet effet sur les extrémités de la couronne et de l'embout. Bien entendu,la surface interne 57 de la tulipe 2 peut comporter une saillie 60 qui augmente le pincement de l'extrémité 93 de l'anneau 92. Il peut toutefois,dans certains cas,être préférable d'augmenter encore la souplesse de l'anneau de fermeture en donnant à la partie centrale libre,d'orientation générale perpendiculaire à l'axe de la tuyauterie,une forme ondulés ainsi que le montrent les figures 7,8 et 9. La figure 7 montre la réalisation d'un anneau 62 de section générale en forme de L,dont la branche 64 perpendiculaire à l'axe de la tuyauterie présente plusieurs ondulations annulaires,l'autre branche 66 étant sensiblement parallèle au bout uni contre lequel elle est appliquée.Les anneaux 68 et 70,représentés sur les figures 8 et 9,ont une forme générale analogue à celle de l'anneau 56 et comportent,entre deux branches cylindriques 67 et 71 respectivement,une partie centrale libre comportant plusieurs ondulations,les ondulations 69 de l'anneau 68 étant formées autour d'un plan perpendiculaire à l'axe de la tuyauterie,alors que les ondulations 72 de l'anneau 70 sont repliées autour d'un cylindre entourant cette tuyauterie.Dans les deux cas,la souplesse de l'anneau de fermeture est accrue,ce qui contribue à la résistance du dispositif d'étanchéité. Quel que soit le mode de réalisation de l'anneau,son ex extrémité extérieure peut être pincée contre la face extrême de la tulipe et une contre-bride maintenue par boulons ou par vissage ou,au contraire, comme le montrent les figures 10 et 11,être maintenue à l'intérieur de la tulipe entre une portion de la surface interne de cette tulipe et une contre-bride 76 vissée sur un taraudage 78 de cette tulipe.Le pincement peut etre axial et s'effectuer entre deux saillies 80 et 82,l'une solidaire de la contre-bride 76 et l'autre d'un épaulement 84 de la surface interne de la tulipe.Le pincement peut également être légèrement oblique et être effectué entre deux surfaces tronconiques,l'une 86 ménagées sur la contre-bride 88,et l'autre 90 formant une partie de la surface interne de la tulipe 2. L'extrémité opposée de l'anneau est pincée axialement radialement,ou selon une direction oblique,en fonction de la nature de la tuyauterie et du fluide à transporter.I)e même,l'anneau ainsi pincé peut avoir la forme la plus appropriée. Bien entendu,diverses autres modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits,sans sortir du cadre de l'invention. Les modes de pincement des bords interne et externe de l'anneau peuvent en effet varier,ils laissent toujours libre entre eux une partie centrale souple,susceptible de s'adapter aux déplacements relatifs des bout uni et tulipe sous l'effet des dilatations thermiques,sans risque de cisaillement.En outre,la réalisation de l'anneau d'étanchéité en un polymère fluoré résistant aux températures supérieures à 120pu assure la longévité du dispositif et permet ainsi son utilisation dans les tuyauteries de fluide chaud. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'étanchéité pour joint de tuyauterie de trans port de fluide chaud, du type à embottement d'un bout uni à l'intérieur d'une extrémité évasée en forme de tulipe, dans lequel un intervalle est laissé libre entre le bout uni et le fond de la tulipe, comportant un anneau de fermeture disposé dans l'espace entre la tulipe et le bout uni et présentant au moins une partie centrale de direction générale perpendiculaire à l'axe du tuyau, entre deux extrémités pincées de manière étanche, l'une contre le tuyau et l'autre contre la partie de grand diamètre de la tulipe, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture est réalisé en une matière plastique souple, douée d'une excellente endurance aux flexions répétées et conservant une résistance méca nique élevée aux fortes températures. 2 - Dispositif suivant la revendication 1,caractérisé en ce que l'anneau de fermeture 22,34,56) est en polyper#luoroalkoxy. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure de l'anneau de fermeture est pincée axialement entre une saillie annulaire (16) de l'extrémité de la tulipe (2) et une saillie annulaire (18) d'une contre-bride (20) serrée contre cette tulipe. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que le bord externe de l'anneau est pincé radialement entre une saillie (60) de la surface interne de la tulipe et une contrebride filetée (58). 5-- Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bord externe de l'anneau est pincé obliquement entre deux surfaces tronconiques,l'une (90) ménagée à l'intérieur de la tulipe et l'autre (86) sur la surface externe d'une contre-bride annulaire. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bord interne de l'anneau d'étanchéité est pincé axialement entre l'extrémité (8) du bout uni (1) et un rebord annulaire (12) d'un embout (6) vissé dans ce dernier. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que le bord interne (37) de l'anneau est pincé radialement entre la surface extérieure du bout uni (la, lb ) et un embout de serrage (36,46). 8 - Dispositif suivant la revendication 7,caractérisé en ce que le bord interne (37) de l'anneau est pincé radialement entre un embout tronconique (46) taraudé,vissé sur lui,et la surface externe du bout uni (lob ) 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5,caractérisé en ce que le bord interne (37) de l'anneau de fermeturc est pincé en direction oblique,ent-re une surface tronconique (38) ménagée à l'extérieur du bout uni Cia ) et une surface tronconique interne (40) d'un embout (36) vissé sur ce bout uni. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le diamètre interne de la contre-bride (20,50,76,88) est légèrement supérieur au diamètre externe du bout uni (1). 11 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la contre-bride (50,76,88) est vissée sur la tulipe (2). 12 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 8 10, caractérisé en ce que la contre-bride (20) est serrée sur la tulipe par boulonnage (24). - . 13 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture (22) est plat et disposé perpendiculairement à l'axe de la tuyauterie,ses deux extrémités étant pincées entre des saillies annulaires tronconiques (s,12,16,18). 14 - Dispositif suivant l'une des rerendicatiens 1 à 12, caractérise en ce que l'anneau de fermeture (34) a une section sensiblement en forme de L. 15 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'anneau de fermeture comporte de part et d'autre de la partie centrale libre deux branches parallèles (52,55,93,94) qui sont appliquées,l'une sur le bout uni,l'autre à; l'intérieur de la tulipe. 16 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la partie centrale libre de l'anneau comporte des ondulations (64,69,72).