Brevet FR2420712A1 — publié le 19791019

La présente invention concerne les joints d'étanchéité annulaires du type à compression radiale pour canalisations formées de tuyaux à embottement et bout mâle. De tels joints, dits parfois automatiques, sont fréquemment utilisés pour les canalisations en fonte et en acier, car l'étanchéité est obtenue directement, soit par la simple introduction du bout mâle dans l'emboitement, sqit en plus avec un serrage par boulons, de plus leur pose est rapide et exclut les oublis ou les fausses manoeuvres. L'invention est préférentiellement dirigée vers la résolution du problème d'étanchéité se présentant dans le raccordement de canalisations en fonte pour le gaz, que ce soit de la fonte normale ou de la fonte ductile qui présente sur l'autre l'avantage d'éliminer les dangers de cassures. Les joints utilisés, du type à compression radiale, sont en contact sur une de leurs faces avec le milieu ambiant, qui est de l'air en général, et sur l'autre avec le milieu circulant dans la canalisation, en l'occurence des gaz synthétiques ou naturels à faible teneur en hydrocarbures mais contenant des condensats résultant d'additifs fortement aromatiques introduits pour des raisons technologiques.Ces condensats peuvent ruisseler sur la face du joint exposée, et agir au cours du temps, malgré leur faible quantité, comme un produit pur extrêmement corrosif pour le matériau du type caoutchouc en présence. La difficulté réside en plus dans le fait qu'on exige que l'effi- cacité des joints utilisés subsiste pendant une durée importante (plusieurs dizaines d'années par exemple), et que ces joints, outre leur résistance chimique, doivent en plus résister au fluage sous contrainte. Il existe certes des joints d'étanchéité annulaires homogènes, présentant un talon d'ancrage et une portion à profil général trapézoldal de sorte que la surface interne essentiellement tronconique desdits joints soit convergente vers le fond de l'embottement des tuyaux et forme une lèvre à profil triangulaire. Mais il est difficile de réaliser en un seul matériau de tels joints, car les caoutchoucs connus pour leur bonne résistance à l'air à température ambiante et pendant une durée importante tels que les butyls spéciaux ou les éthylènes-propylènes, ne résistent pas suffisamment aux hydrocarbures aromatiques, et la corrosion serait inévitable.Inversement, il existe des matériaux connus pour leur résistance aux hydrocarbures, tels que les élastomères fluorés, mais ces matériaux sont chers et grèvent le prix de revient de tels joint au point d'être incompatible avec les coûts demandés pour de telles applications ; par ailleurs, ces matériaux présentent inévitablement au cours du temps une rémanence importante qui ne saurait garantir l'étanchéité sur une durée élevée de fonctionnement, et ce quelle que soit l'efficacite ou la sophistication du mode de fabrication La présente invention a pour objet de proposer un joint d'étanchéité apte à répondre aux exigences telles que celles existant pour les canalisations en fonte pour le gaz, tout en restant d'un prix de revient compétitif et de fabrication et de montage aisés. Il s'agit plus particulièrement d'un joint d'étanchéité annulaire du type à compression radiale pour canalisation formée de tuyaux à embottement et bout mâle, ledit emboitement présentant un chambrage interne permettant le logement et le maintien du joint, ledit joint présentant un talon d'ancrage et une portion à profil général trapézoldal de sorte que la surface interne essentiellement tronconique dudit joint soit convergente vers le fond de l'embottement et forme une lèvre à profil triangulaire, caractérisé par le fait que la surface de la portion trapézoldale soumise au contact du milieu circulant dans la canalisation est constituée par un premier matériau élastomère résistant à la corrosion due audit milieu, tandis que la surface du talon d'ancrage soumise au contact du milieu ambiant extérieur à la canalisation est constituée par un deuxième matériau élastomère résistant à l'action dudit milieu et favorisant l'adhérence dudit talon au chambrage interne par simple contact. Le joint d'étanchéité selon l'invention peut présenter en outre l'une au moins des caractéristiques suivantes - la position trapézoldale est essentiellement constituée à partir du premier matériau élastomère et le talon d'ancrage à partir du deuxième matériau élastomère, ladite portion et ledit talon étant solidarisés entre eux lors du moulage dudit joint, - le talon d'-ancrage et la plus grande partie de la portion trapézoïdale est constituée à partir du deuxième matériau élastomère, le restant de ladite portion étant une mince couche formant bouclier pour les faces de cette portion et constituée à partir du premier matériau élastomère, - les deux parties constitutives du joint en matériaux différents sont solidarisées entre elles à l'aide d'un agent adhésif approprié ou par un matériau élastomère intervenant en faible épaisseur, - un léger décrochement est prévu sur la surface interne tronconique dudit joint au niveau du changement de matériau, de façon à éviter un éventuel arrachement à l'introduction du bout mâle. - le premier matériau élastomère est un matériau résistant à la corrosion aux hydrocarbures aromatiques tels que des polymères éther-ester, des polyuréthanes de haute dureté de des polymères fluorés, tandis que le deuxième matériau élastomère est un caoutchouc du type butyl d'environ 65 de dureté Shore. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé où : - la figure 1 est une coupe par un plan axial radial illustrant un joint d'étanchéité conforme à l'invention monté dans l'embottement associé, - la figure 2 est une coupe complète de la canalisation raccordée avec le joint de la figure 1, - la figure 3 illustre une variante du joint d'étanchéité conforme à l'invention, - la figure 4 est une coupe complète de la canalisation raccordée avec le-joint de la-figure 3. Figures 1 et 2, une canalisation est formée de tuyaux à embottement 1 et bout laie 2, ledit embottement présentant un chambrage interne 3 permettant le logement et le maintien d'un joint d'étanchéité annulaire du type à compression radiale. De façon connue en soi, le joint prévu présente un talon d'ancrage 4 et une portion 5 à profil général trapezoldal de sorte que la surface interne essentiellement tronconique 6 dudit joint soit convergente vers le fond de l'embottement et forme une lèvre 7 à profil triangulaire. Le principe général de tels joints d'étanchéité, appelés parfois joints automatiques, est que l'étanchéité soit obtenue du seul fait de l'introduction du bout laie dans l'emboStemept : le dimensionnement est tel que le bout mâle déforme la partie avant du joint à l'introduction sans que cela provoque un délogement dudit joint de son chambrage, de sorte que la lèvre assure seule l'étanchéité au niveau de la surface extérieure du bout mâle et que le restant du joint assure l'étanchéité au niveau du chambrage associé. Toute ressemblance avec la technique antérieure s'arrête ici, car le joint d'étanchéité de l'invention présente une constitution propre originale qui permet un transport de fluides présentant des dangers de corrosion. En effet, et selon un principe fondamental de l'invention, la surface de la portion trapézoldale soumise au contact du milieu circulant dans la canalisation est constituée par un premier matériau élastomère résistant à la corrosion due audit milieu, tandis que la surface du talon d'ancrage soumise au contact du milieu ambiant extérieur à la canalisation est constituée par un deuxième matériau élastomère résistant à l'action dudit milieu et favorisant l'adhérence dudit talon au chambrage interne par simple contact. Un premier exemple de joint d'étanchéité conforme à l'invention est illustré aux figures 1 et 2, la figure 1 montrant en coupe radiale axiale le joint tel qu'il est monté dans l'embottement associé, avant le raccordement avec le bout laie, et la figure 2 illustrant la canalisation raccordée. Ici, le talon d'ancrage 4 et la plus grande partie de la portion trapézoldale 5 est constituée à partir du deuxième matériau élastomère, tandis que le restant de ladite portion est une mince couche 8 formant bouclier pour les faces de cette portion et constituée à partir du premier matériau élastomère. Les deux parties constitutives en matériaux différents sont solidarisées entre elles à l'aide d'un agent adhésif approprié ou par un matériau élastomère intervenant en faible épaisseur, ou encore par un simple clipsage du bouclier rendu possible par la section trapézoldale du profilé annulaire. Le maintien en place de l'ensemble reste assuré par une découpe appropriée du chambrage interne 3 qui reçoit à la fois le talon et la portion trapézoldale. Il peut s'avérer avantageux de prévoir un léger décrochement 9 sur la surface interne tronconique 6 du joint au niveau du changement de matériau de façon à éviter un éventuel arrachement de la couche formant bouclier à l'introduction du bout laie. Dans le cas non limitatif de l'application plus spécialement visée par l'invention, c'est-à-dire le transport de gaz dans des canalisations en fonte, le premier matériau constituant la couche formant bouclier est choisi pour sa résistance à la corrosion aux hydrocarbures aromatiques, et le deuxième matériau constituant le talon et la majeure partie de la portion trapézordale qui est bordée par la couche formant bouclier est choisi pour sa résistance exceptionnelle à l'air et ses caractéristiques d'adhérence à la fonte par simple contact, cette adhérence permettant au cours du temps de compenser les effets du fluage. L'avantage de cette disposition est que le premier matériau, qui est le plus cher, est en faible proportion, mais selon une épaisseur néanmoins compatible avec un fonctionnement fiable et durable.A titre d'exemple, on choisira le premier matériau parmi les polymères éther-ester, les polyuréthanes de haute dureté et les polymères fluorés : on utilisera préférentiellement un polymère éther-ester du type de celui cocmercialisé sous la dénomination d'Hytrel ou un élastomère fluoré du type de celui coomercialisé sous la dénomination de Viton de 80 de dureté Shore. Pour ce qui est du deuxième matériau, le choix est assez large parmi les caoutchoucs existants : signalons le choix préférentiel d'un caoutchouc butyl spécial de 65 de dureté Shore présentant d'excellentes qualités d'adhérenne à la fonte. Un deuxième exemple de joint d'étanchéité conforme à l'invention est illustré aux figures 3 et 4 analogues respectivement aux figures 1 et 2. Dans cette variante, la portion trapézofdale 5 est essentiellement constituée à partir du premier matériau élastomère et le talon d'ancrage 4 à partir du deuxième matériau élastomère, ladite portion et ledit talon étant solidarisés entre eux au moulage. La solidarisation peut résulter d'une simple adhérisation au moulage, ou de l'emploi d'un agent adhésif approprié, ou encore de l'emploi d'un matériau élastomère intervenant en faible épaisseur.Le choix des matériaux est analogue à celui qui a été mentionné pour la première variante ; signalons cependant qu'un élastomère du type Hytrel sera préférable à un élastomère du type Viton, car la quantité de matière intervenant pour constituer la portion trapézoidale est beaucoup plus importante que celle nécessaire pour constituer la couche formant bouclier pour la première variante, et que oes deux élastomères sont dans un rapport voisin de dix pour leurs prix respectifs. La frontière 10 entre les deux parties constitutives du joint de l'invention a été représentée selon un plan, mais il va de soi que cette rrontière pourrait être prévue selon une surface quelconque apte à une bonne liaison desdites parties entre elles et compatible avec les exigences écononiques de la réalisation, puisque l'essentiel est que les surfaces du joint exposées aux milieux différents possèdent une résistance propre élevée à ces milieux associés. Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux exemples qui en ont été donnés à titre illustratif, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS 1/ Joint d'étanchéité annulaire du type à compression radiale pour canalisation formée de tuyaux à embottement et bout mâle, ledit embottement présentant un chambrage interne permettant le logement et le maintien du joint, ledit joint présentant un talon d'ancrage et une portion à profil général trapézoidal de sorte que la surface interne essentiellement tronconique dudit joint soit convergente vers le fond de l'emboitement et forme une lèvre à profil triangulaire, caractérisé par le fait que la surface de la portion trapézoidale soumise au contact du milieu circulant dans la canalisation est constituée par un premier matériau élastomère résistant à la corrosion due audit milieu tandis que la surface du talon d'ancrage soumise au contact du milieu ambiant extérieur à la canalisation est constituée par un deuxième matériau élastomère résistant à l'action dudit milieu et favorisant l'adhérence dudit talon au chambrage interne par simple contact. 2/ Joint d'étanchéité selon ia revendication 1, caractérisé par le fait que la portion trapézoidale est essentiellement constituée à partir du premier matériau élastomère et le talon d'ancrage à partir du deuxième matériau élastomère, ladite portion et ledit talon étant solidarisés entre eux lors du moulage dudit joint. 3/ Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le talon d'ancrage et la plus grande partie de la portion trapézoidale est constituée à partir du deuxième matériau élastomère, le restant de ladite portion étant une mince couche formant bouclier pour les faces de cette portion et constituée à partir du premier matériau élastomère. 4/ Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ses deux parties constitutives en matériaux différents sont solidarisées entre elles à l'aide d'un agent adhésif approprié. 5/ Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que ses deux parties constitutives en matériaux différents sont solidarisées entre elles par un matériau élastomère intervenant en faible épaisseur. 6/ Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait qu'un léger décrochement est prévu sur la surface interne tronconique dudit joint au niveau du changement de matériau dé façon à éviter un éventuel arrachement à l'introduction du bout mâle. 7/ Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le premier matériau élastème est un matériau résistant à la corrosion aux hydrocarbures aromatiques tels que des polymères étherester, des polyuréthanes de haute dureté et des polymères fluorés, tandis que le deuxième matériau élastomère est un caoutchouc du type butyl d'environ 65 de dureté Shore.