Brevet FR2444551A1 — publié le 19800718

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'éléments de tuyauterie comprenant d'une parton edboitement métallique présentant une surface lisse annulaire, d'autre part une garniture d'étanchéité annulaire en caoutchouc éthylène-propylène-diène-méthylène -(EPDM) vulcanisé au soufre ou avec un corps donneur de soufre, cette garniture possédant une surface lisse annulaire correspondant à celle deltemboltement et fixée à celle-ci par l'intermédiaire d'une couche de polyoléfine soudée aux deux surfaces lisses. Le brevet FR 2 371 628 donne le principe d'une telle fixation, et l'invention a pour but de fournir un mode de mise en oeuvre de ce principe qui convienne aux nécessites des processus industriels relatifs aux tuyaux métalliques. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce qu'on dispose à froid les deux surfaces lisses l'une contre l'autre avec interposition d'un film en polyoléfine, puis on chauffe la région du film à travers l'épaisseur du métal de l'emboltement tout en pressant les deux surfaces lisses l'une contre l'autre. Ce procédé convient en particulier au cas ou la garniture d'étanchéité est du type à compression radiale; dans ce cas, les deux surfaces lisses sont à peu près cylindriques et l'on envoie la chaleur radialement et de façon centripète depuis l'extérieur de l'emboîtement. La pression des deux surfaces lisses à peu près cylindriques l'une contre l'autre s'obtient très simplement lorsque le diamètre de la surface lisse de la garniture est, au repos,légèrement supérieur à celui de la surface lisse de l'emboîtement. Le film de polyoléfine peut être constitué par un bracelet dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la surface lisse de la garniture au repos et qui est disposé autour de cette surface avant la mise en place de la garniture dans l'emboîtement. En variante, avant de disposer les deux surfaces lisses l'une contre l'autre, on enveloppe complètement la garniture d'un film de polyoléfine, ce qui permet de faire jouer en plus à ce film un rôle de protection provisoire de la garniture. 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 dessin annexé , sur lequel la Fig. 1 est une demi-vue en coupe radiale illustrant le procédé de l'invention; les Fig. 2 et 3 illustrent schématiquement une variante du procédé de la Fig. 1. La Fig. 1 montre comment, suivant l'invention, on peut fixer une garniture d'étanchéité annulaire 1 d'axe X-X à l'entrée d'un emboîtement 2 constitué par la tulipe d'extrémité d'un tuyau en fonte 3 de même axe X-X réalisé par centrifugation et brut de coulée. La garniture 1 est du type à compression purement radiale et est réalisée d'une seule pièce en caoutchouc EPDM vulcanisé au soufre ou avec un donneur de soufre tel qu'un mercaptan. Elle est constituée, en section radiale, d'un corps massif 4 trapézoïdal; ce corps 4 comporte deux faces d'extrémité radiales intérieure 5 et extérieure 6, une face extérieure cylindrique 7 et une face intérieure tronconique 8 qui converge vers la face 5. A son extrémité axialement extérieure, le corps 4 est pourvu d'un talon mince 9 à faces radiales en saillie radialement vers l'extérieur. L'emboîtement 2 présente à son entrée une surface intérieure cylindrique 10 au moins aussi longue que la surface 7 de la garniture et de diamètre légèrement inférieur à celle-ci. Cette surface 10 se raccorde à angle droit à la tranche d'extrémité radiale 11 de l'emboîtement et, de l'autre cette, se transforme en une surface convergente 12 puis en une surface 13 à peu près cylindrique qui s'étend jusqu'au fond radial 14 de l'emboîtement. L'épaisseur radiale de l'emboîtement est du même ordre de grandeur sur toute sa longueur mais un peu plus forte dans la région de la surface cylindrique 10. Pour des raisons de démoulage du tuyau 3, la surface 10 peut, en pratique, ~présenter une très légère dépouille. Dans ce cas, la surface correspondante 7 de la garniture présente une conicité analogue. Pour fixer la garniture 1 dans l'emboîtement 2, on enserre le corps 4 de la première au moyen d'un bracelet 15 d'un film (d'épaisseur très exagérée sur la Fig. 1) de polyéthylène . Ce bracelet a la même longueur que la surface 7 à partir du talon 9 et un diamètre légèren.ent#inférieur à celui de cette surface 7. Le bracelet 15 recouvre ainsi toute la surface 7 et reste en place sur elle. La garniture 1 ainsi équipée est alors introduite dans l'emboîtement en déformant radialement le corps 4, jusqu'a ce que le talon 9 vienne buter contre la tranche d'extrémité 11 de l'emboîtement. En relâchant la garniture, le corps 4 applique le bracelet 15 contre la surface 10 de cet emboitement. On dispose alors autour de 11 emboîtement une source de chaleur 16 de forme annulaire et on la fait fonctionner. Cette source peut autre par exemple un four à induction ou un bradeur. Des essais préalables auront permis de fixer la durée de cette action de chauffage pour que la température de la surface intérieure 10 de l'emboîtement parvienne aux environs de 2300C, c'est-à-dire aux environs de la température de fusion du polyéthylène mais au-dessous de 2500C pour ne pas risquer de détériorer le caoutchouc.Lorsque cette durée est écoulée, le chauffage est arrêté La solidarisation de la garniture sur l'emboî- tement est alors acquise: l'apport de calories a suffi pour d'une part mettre en fusion le bracelet de polyoléfine 15, d'autre part rendre réceptive la surface externe 7 de la garniture; l'application élastique de la garniture contre la surface 10, due aux dimensionnements mentionnés plus haut, garantit à la fois l'adhérence du bracelet 15 sur la surface 10 et la solidarisation de ce bracelet 15 et de la garniture Un refroidissement ultérieur n'est en principe pas indispensable,et l'assemblage peut être manutentionné et utilisé dès l'arrêt du chauffage fourni par la source 16. Toutefois, un refroidissement est conseillé, de façon à ne pas maintenir la garniture en caoutchouc à une température élevée pendant une longue durée, ce qui altérerait ses qualités physiques. La Demanderesse a appliqué avec avantage ce procédé dans le cas d'éléments de tuyauterie en fonte, que ce soit de la fonte grise ou de la fonte ductile, et d'un bracelet 15 en polyéthylène. Cette solidarisation peut cependant être obtenue avec des éléments de tuyauterie en d'autres métaux que la fonte et/ou d'autrespolyoléfines que le Polyéthylène , pourvu que le métal et la polyoléfine utilisés soient susceptibles d'u#ne bonne adhérence mutuelle. Des essais satisfaisants ont été effectués avec un bracelet 15 ayant une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm et une garniture dont la surface 7 dépassait d'environ 28 en diamètre la surface 10 de l'emboîtement. En service, l'emboîtement 2 équipé de la garniture 1 est destiné a recevoir le bout màle 17 d'un second tuyau 3. Les diamètres maximal et minimal delta surface 8 sont respectivement légèrement supérieur et nettement inférieur au diamètre extérieur de ce bout mâle. Ainsi, lors de l'enfoncement de celui-ci,- la garniture commence par tendre à être entraînée vers le fond de l'emboitement, puis est fortement comprimée radialement en assurant l'etan- chéité entre les deux tuyaux; la position finale du bout mâle 17 est représentée en traits mixtes à la Fig. 1. En variante, la surface 6 de la garniture pourrait d'ailleurs être concave pour définir deux lèvres et/ou être munie d'évidements borgnes a peu près coaxiaux fournissant de l'espace pour le caoutchouc comprimé, comme représenté en traits mixtes à la Fig. 1. La solidarisation décrite plus haut entre les surfaces 7 et 10 assure une retenue axiale efficace de la garniture au cours de cet enfoncement ainsi qu'ultérieure- ment lorsque, sous l'effet de la pression du fluide véhiculé par les tuyaux 3, cette garniture tend à être expulsée vers l'extérieur de l'emboîtementw 2. Il est à noter que le rôle de la soudure est limité , dans ce cas, & cette retenue axiale, puisque l'étanchéité est assurée par la compression radiale du corps 4 et/ou par les lèvres de la garniture .Par consequent, même si cette solidari sation par soudure n'est pas absolument uniforme sur tout l'interface entre la garniture et l'emboîtement, cela a peu d'importance, pourvu qutelle soit suffisante pour s'opposer aux forces axiales indiquées ci-dessus. Si le tuyau métallique 3 a reçu au préalable un revêtement, notamment intérieur, en polyoléfine, il n'est pas nécessaire de gainer extérieurement la garniture 1 avant son introduction dans l'emboîtement 2. Le procédé peut donc se réduire à cette introduction --puis à la mise en marche pendant le temps nécessaire de l'appareil de chauffage 16. Bien entendu, si la surface extérieure de l'emboîtement 2 est egalement revêtue de polyolefineton n'utilise pas un brûleur comme appareil de chauffage afin de ne pas détruire ce revêtement extérieur. Les Fig. 2 et 3 illustrent une variante du procédé de la Fig. 1 : au lieu d'utiliser un bracelet 15 recouvrant uniquement la surface 7 à souder, on enveloppe complètement la garniture, sans serrage particulier, avant son introduction dans l'emboîtement 2, au moyen d'un film de polyoléfine. On peut utiliser une feuille cylindrique unique 18 représentée en traits mixtes à la Fig. 2 et en rabattre les deux extrémités vers 11 extérieur autour de la garniture jusqu'à recouvrement de ces deux extrémités en regard de la surface cylindrique 7. On peut aussi (Fig. 3) insérer la garniture coaxialement entre deux feuilles cylindriques extérieure 19 et intérieure 20 en film de polyoléfine, puis souder ces deux feuilles l'une à l'autre de part et d'autre de la garniture. On introduit ensuite la garniture 1 ainsi enveloppée dans l'emboîtement 2, en comprimant radialement le corps 4, et l'on opère comme précédemment. On obtient un assemblage emboltement-garniture dans lequel toutes les surfaces de la garniture qui ne sont pas solidarisées avec l'emboîtement par soudure sont protégées par un film de polyoléfine.Ceci est très avantageux lorsque, ce qui arrive fréquemment, le tuyau 3 doit être revêtu, notamment par trempage ou pistolage, d'une couche de goudron, de bitume, de vernis ou autre risquant d'endommager la garniture: on fixe par soudage la garniture sur le tuyau non revêtu, et donc sur une surface métallique de celui-ci, puis on revêt l'ensemble; avant l'introduction du bout mâle,on arrache le film de polyoléfine porté par la surface 8 et avec lui le revêtement dont il est recouvert,ce qui permet au caoutchouc de venir au contact direct de la surface extérieure de ce boutmâle-. La partie du film de polyoléfine qui n'intervient pas dans la soudure protège d'ailleurs la garniture non seulement contre l'agression du revetement ultérieur, mais également contre toutes les agressions, en particulier contre celle due au soleil si les tuyaux sont stockés en plein air, dans l'attente de leur pose, sans protection spéciale: on peut#alors renforcer encore le rôle protecteur du film de polyoléfine en le chargeant au moment de sa fabrication d'une matière appropriée de protection contre les radiations lumineuses. Il est à noter que le procédé de fixation de l'invention ne nécessite ni usinage de l'emboîtement metallique, ni nettoyage par un solvant de la surface 7 de la garniture. I1 suffit d'éviter la présence de corps étrangers entre les deux surfaces 7 et 10 (revêtement, poussières, oxydes non adhérents), et il peut être souhaitable dans ce but d'effectuer un simple nettoyage mécanique sommaire, par exemple par sablage ou grenaillage, de la surface 10. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un élément de tuyauterie comprenant d'une part un emboitement métallique présentant une surface lisse annulaire, d'autre part une garniture d'étanchéité annulaire en caoutchouc éthylène propylène-diène-méthylène (EPDM) vulcanisé au soufre ou avec un corps donneur de soufre, cette garniture possédant une surface lisse annulaire correspondant à celle de l'em- boitement et fixée à celle-ci par l'intermédiaire d'une couche de polyoléfine soudée aux deux surfaces lisses, caractérisé en ce qu'on dispose a froid les deux surfaces lisses l'une contre l'autre avec interposition d'un film en polyoléfine, puis on chauffe la région du film à travers l'épaisseur du métal de l'emboîtement tout en pres suant les deux surfaces lisses l'une contre l'autre. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où la garniture d'étanchéité est du type à compression radiale, les deux surfaces lisses sont à peu près cylindriques ,et en ce que l'on envoie la chaleur radialement et de façon centripète depuis l'exte- rieur de l'emboîtement. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise comme source de chaleur un four à induction de forme annulaire. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caract & é en ce que l'on utilise comme sourde chaleur un bradeur de forme annulaire. 5.- Procédé- suivant l'une quelconque des revendications 2 à. 4, caractérisé en ce que la garniture est munie d'un talon de butée contre la face d'extrémité de l'em boitement. 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le diamètre de la surface lisse de la garniture est, au repos, légèrement supérieur à celui de la surface lisse de 11 emboîtement. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le film de polyoléfine est constitué par un bracelet dont le diamètre est légè- rement inférieur à celui de la surface lisse de la garniture au repos et qui est disposé autour de cette surface avant la mise en place de la garniture dans l'emboîtement. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'avant de disposer les deux surfaces lisses 11 une contre l'autre, on enveloppe complètement la garniture d'un film de polyoléfine. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la polyoléfine est chargée avec une matière de protection contre la lumière.