Brevet FR2396914A1 — publié le 19790202

La présente invention concerne un emboitement pour joint entre éléments de tuyauterie, et plus spécialement un emboîtement du type comprenant une tulipe cylindrique destinée a recevoir un bout uni et une garniture annulaire élastique d'étanchéité a compression radiale reçue dans une gorge ménagée dans la paroi intérieure de cette tulipe ' en laissant subsister un espace libre dans la partie axialement intérieure de cette gorge. Ce type d'emboîtement réalise automatiquement l'étanchéité tant a la pression Intérieure qu'â la pression extérieure dès que le bout uni y est introduit. Lorsque l'on doits'accommoder de larges tolérances et/ou de désaxements entre les éléments de tuyauterie, il faut dimen sionner la garniture de façon a être certain qu'elle sera suffi samment comprimée sur toute sa périphérie même dans les situations les plus défavorables C'est notamment le cas pour les éléments en amiante-ciment, et également pour les éléments en matière ther moplastique thermoformée posés en tranchée, qui subissent des déformations en service du fait des efforts extérieurs, par exemple du poids des terres pour les canalisations enterrées Cependant, dans de tels cas, la forte épaisseur de garniture que lton est obligé de prévoir rend celle-ci instable, de sorte qu'il existe un risque important de voir la garniture basculer dans l'espace libre lors de llintroduction du bout uni, la garniture n'étant pas fixée dans la gorge qui la reçoit. 'l'invention a pour but de fournir un emboîtement dans lequel ce risque de basculement est réduit. A cet effet, l'invention a pour objet un emboîtement du type précité, caractérisé en ce que la garniture épouse la forme de la partie axialement extérieure de la gorge et présente une arête vive coincidant avec une arête vive prévue a l'extrémité axialement intérieure du fond de la gorge. De façon avantageuse,entre ladite-arete etlasurface libre de la garniture orientée axialement vers l'extérieur de la tulipe et située au-del du cercle ou de la zone de contact entre la garniture et son cylindre intérieur géométrique inscrit, il existe une distance en tout point supérieure a la plus grande différence de rayon entre 1' intérieur et I extérieur de la garniture te maintien de l'btancheite est alors garanti même si, par exception, le basculement de la garniture se produit. De préférence, une paroi latérale au moins de la gorge est évasée, ce qui permet d'augmenter d'un côté ledit espace libre permettant le déplacement de l'élastomère de la garniture lors de l'introduction du bout uni et, de l'autre, la longueur axiale de la surface libre de la garniture tournée vers l'entrée de l'emboitement, en diminuant d'autant l'angle d'attaque de cette surface par le bout uni et, par suite, l'effort d'introduction de celui-ci, L'angle d'évasement optimal est légèrement supérieur à l'angle de frottement de la garniture sur le fond de la gorge. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessir annexé , sur lequel: la Fig. 1 est une demi-vue en coupe axiale d'un manchon de raccordement comportant deux emboîtements suivant l'invention; la Fig. 2 est une vue partielle analogue d'une variante d'emboîtement suivant l'invention. Le manchon 1 en amiante-ciment usiné représenté à la Fig. 1 est symétrique par rapport à son plan médian, dans lequel est prévu un dispositif de -butée 2; à chaque extrémité, une tulipe 3 équipée d'une garniture d'étanchéité annulaire en élastomère définit un emboîtement de raccordement. Ce manchon est destiné à raccorder de façon étanche deux bouts unis 5 en amiante-ciment. Le dispositif 2 est constitué d'une garniture élastique annulaire 6a reçue dans une gorge 6a et faisant saillie radialement à l'intérieur du manchon. Chaque tulipe 3 a une forme générale cylindrique et présente intérieurement, de sa tranche d'extrémité radiale 7 à la gorge 6a, un chanfrein conique 8, une première surface cylindrique 9, une gorge 10 et une seconde surface cylindrique 11 de diamètre légè- rement supérieur à la première. La gorge 10 comporte un fond cylindrique 12 relié aux surfaces 9 et 11 par des parois latérales tronconiques respectives 13 et 14. Celles-ci vont en s'évasant à partir du fond l2, suivant un angle légère- ment supérieur à l'angle de frottement sur le fond 12 de la garniture 4. La garniture 4 a une demi-section pentagonale avant introduction du bout uni 5, comme représenté à gauche de la Fig. 1. Deux faces 15 et 16 épousent respectivement, en orientation et en dimension, les surfaces 13 et 12 de la gorge. Au repos, le diamètre de la face cylindrique 16 peut être légèrement supérieur à celui du fond de la gorge 12. Les trois autres cotés de la section de la garniture 4 sont libres et forment un V tronqué en. saillie à l'intérieur du manchon: un côté 17 relativement peu incliné sur l'axe X-X du manchon part de 11 angle des surfaces 9 et 13 de la tulipe, c'est-à-dire de l'extrémité axialement extérieure du coté 15 de la garniture, et se prolonge en un court segment de droite 18 parallèle à l'axe X-X. 'l'extrémité intérieure de ce segment 18 est réunie à celle de la face 16 par un segment de droite 19 à forte pente par rapport à l'axe X-X. Tous les angles de la garniture 4 et de la gorge 10 sont vifs, de sorte qu'il existe une arête circulaire 20 commune à cette gorge (angle des faces 12 et 14) et à cette garniture (angle des faces 16 et 19). Si l'on considère le prolongement 21,représenté en traits mixtes, de la surface extérieure du bout uni 5 de diamètre maximal prévu, ce prolongement interfère en regard de la gorge 10 avec la garniture 4;le volume de l'espace annulaire cunéiforme 22 qui est radialement extérieur à ce prolongement et est défini par le cylindre 21, la surface 19 et la paroi 14 prolongée jusqu'au cylindre 21, est alors supérieur au volume 22a délimitédansla garniture 4, mise en place dans la gorge 10 mais pas encore comprimée par le bout uni 5, par le même cylindre 21. La garniture 4 présente aussi une relation dimensionnelle caractéristique qui concerne la distance d entre l'arête vive 20 de l'espace cunéiforme 22 et les points des surfaces libres 17 et 18 de la garniture 4 non orientées vers l'intérieur du manchon. En effet, cette distance d est en tout point supérieure à la différence de rayon entre l'intérieur et l'extérieur de la garniture, c'est-à-dire entre ses deux enveloppes cylindriques, extérieure 16 et intérieure 18 Là encore, c'est lorsque la garniture 4 est en place dans la gorge 10 mais pas encore comprimée par le bout uni 5 que se vérifie cette inégalité. La différence des rayons extérieur et intérieur de la garniture 4 se calcule de façon à fournir une compression radiale suffisante sur toute la périphérie, en service, même si le bout uni est de diamètre minimal et complètement excentré, Chaque bout uni 5 présente un chanfrein conique extérieur 23, et un diamètre extérieur maximal, compte tenu des tolérances, inférieur au diamètre de la surface 9 du manchon. Lorsqu'on introduit le bout uni 5 dans l'emboîtement 3-4, le chanfrein 23 aborde le cône 17 sous un angle relativement faible. L'effort à fournir est donc également peu important. Au fur et à mesure de la progression, l'elastomère de la garniture 4 est repousse dans l'espace 22; grâce au dimensionnement indiqué plus haut, on est sur que l'élastomère ne sortira pas de cet espace et qu'il ne sera donc pas pincé entre le bout uni et la paroi 11 du manchon. Pendant ce temps, l'arête 20 fournit une butée à la garniture 4. L'angle d de ia# paroi 14 et du fond 12, indiqué plushaut,estpratiqmEnt l'angle minimal assurant l'absence de glissement de la garniture, et donc celui qui assure à la fois une butée efficace et un espace 22 maximal. L'introduction se termine quand le bout uni bute contre la garniture centrale 6, comme représenté à droite de la Fig. 1, ot l'on voit un petit espace libre 22b subsister dans la gorge 10. Lorsque la conduite est mise sous pression, chaque garniture 4 est poussée vers 11 extérieur du manchon. La coopération des faces 13 et 15 fournit un très bon appui, et l'angle oE es faces 13 et 12,indique plus haut,est pratiq t l'angleminuel assurantl'absence de glissement de la garniture, et donc celui qui assure une butée efficace en permettant de donner une longueur maximale, correspondant à une inclinaison minimale-, à la face 17 de la garniture 4. La forme des faces 15 et 17 réalise ainsi un compromis optimal entre l'effort d'introduction du bout uni, la quantité d'élastomère nécessaire pour obtenir une compression radiale suffisante, et les considérations économiques concernant la quantité d'élastomère utilisée. De plus, les faces 13 et 14 de la gorge 10, étant en dépouille, sont très faciles à usiner, ou à thermoformer si, en variante, le manchon 1 est en une matière thermoplastique. La butée assurée par l'arête 20 est suffisante en cas de surpression extérieure, car celle-ci n'est jamais très élevée en pratique: pour des conduites d'eau enterrées, il peut s'agir d' 1 a 2 bars, contre 15 à 20 bars, couom':ent, pour la pression intérieure. La configuration de la garniture et de la gorge offre un risque très réduit de voir la première basculer autour de l'arête 20 lors de l'introduction du bout uni. Si toutefois, exceptionnellement, ce basculement se produit, grâce à la relation sur la distance d Indiquée plus haut, l'épaisseur de caoutchouc offerte à la compression radiale est toujours suffisante pour assurer l'é- tanchéité, étant donné qu'elle est toujours supérieure à l1écarte- ment radial entre le bout uni 5 et le fond 12 de la gorge 10. Il est à noter que la différence de diamètre entre les surfaces 9 et 11 du manchon permet une certaine déviation angulaire des bouts unis 5 par rapport à l'axe X-X. La variante# de la Fig. 2 ne diffère de la précédente que par la forme de la surface libre 24 de la-garniture 4a: cette surface 24 est définie parune#oe#e convexe continue se raccordantGr des angles vifs aux faces 15 et 16. Il faut dans ce cas considérer le cylindre 25 inscrit, tangent intérieurement suivant le cercle 26 à la surface 24 et représenté en trait interrompu. On applique alors la relation dimensionnelle relative à la distance d de l'arête 20 aux points de la surface 24 situés axialement vers l'extérieur du manchon par rapport au cercle de contact 26. Les autres relations dimensionnelles indiquées au sujet de la Fig. 1 sont vérifiées sans changement, avec les mêmes avantages. Bien entendu, l'emboîtement 3-4 ou 3-4a décrit ci-dessus pourrait constituer, en variante, l'extrémité élargie d'un élément de tuyauterie, au lieu d'appartenir à un manchon de raccordement. - REVENDICATIONS 1.- Emboîtement pour joint de tuyauterie, du type comprenant une tulipe cylindrique destinée à recevoir un bout uni et une garniture annulaire élastique d'étanchéité à compression radiale reçue dans une gorge ménagée dans la paroi intérieure de cette tulipe en laissant subsister un espace libre dans la partie axialement intérieure de cette gorge, caractérisé en ce que la garniture t4, 4a) épouse la forme de la partie axialement extérieure (12-13) de la gorge (10) et présente une arête vive (20) coincidant avec une arête vive prévue à l'extrémité axialement intérieure du fona cL2) de la gorge. 2.- Emboîtement suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre ladite arête (20) et la surface libre (17-18, 24) de la garniture orientée axialement vers l'extérieur de la tulipe (3 > et située au-delà du cercle (26) ou de la zone (18) de contact entre la garniture et son cylindre intérieur géométrique inscrit (25), il existe une distance (d) en bout point supérieure à la plus grande différence de rayon entre l'intérieur (18,26) et ltexterieur (16J de la garniture. 3.- Emboîtement suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi latérale extérieure (13) de la gorge (10 > est évasée. 4.- Embottement suivant 1'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi latérale intérieure (14) de la gorge (10) est évasée. 5.- Emboîtement suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'angle il() du fond 12 de--la gorge tlû)'-et de la ou de craque paroi latérale évasée (1, 14) est légèrement supérieur à l'angle de frottement de la garniture (4,4a) sur le fond de la gorge. 6.- Emboîtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface libre (17-18-19) de la garniture (10) a la forme d'un V à pointe tronquée. 7.- Emboîtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la surface libre (24) de la garniture (4a) est définie par une courbe convexe continue. 8.- Emboîtement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le volume dudit espace libre (22) est suffisant pour éviter dans toute la gamme de tolérances prévue le fluage de la garniture (4,4a) hors des limites axiales de la gorge (10) lors de l'introduction du bout uni (5).