Brevet FR2460428A1 — publié le 19810123

L'invention concerne un dispositif d'étanchéité comprenant une bague d'étanchéité en matière élastique, et comprenant aussi des moyens pour retenir cette bague d'étanchéité dans une gorge d'un tuyau spécialement pendant le montage d'une jonction de ce tuyau. Quand on réunit certains types de tuyaux, et spécialement des tuyaux en matière plastique, et les adapte pour constituer des canalisations d'eau qui doivent être capables de supporter des pressions intérieures importantes, mais aussi des. pressions extérieurs basses, on préfère placer les bagues, formant joints d'étanchéité, destinées à rendre étanches les jonctions des tuyaux, dans des gorges qui retiendront ces bagues d'étanchéité et qui sont prévues déjà lors de la fabrication des tuyaux. Toutefois, on a constaté qu'il est difficile d'assurer que les bagues d'étanchéité pré-montées restent en place pendant le transport et la manipulation des tuyaux avec les bagues d'étanchéité qui y sont placées. Le problème du maintien en place des bagues d'étanchéité pendant la jonction des tuyaux est encore accentué si les gorges ont une surface de base qui est, au moins partiellement, de forme arrondie.Dans ce cas, des forces dirigées radialement peuvent créer des forces de torsion dans les bagues d'étanchéité de sorte qu'elles se mettront dans des positions où elles ne seront pas capables d'assurer leur fonction d'étanchéité normale. Comme le type de tuyau auquel est spécialement destiné le dispositif d'étanchéité suivant l'invention est fréquemment utilisé pour des canalisations d'eau extérieures, on rencontre aussi le problème de maintenir l'extrémité du tuyau qui doit être introduit dans le joint d'étanchéité exempt de souillures et de matières étrangères, spécialement quand le travail de montage doit, comme. il est fréquent, être exécuté à l'extérieur et dans des conditions défavôrables. Il peut alors se produire que des matières étrangères soient introduites dans le tuyau intérieur et dans le joint d'étanchéité, ce qui pourrait provoquer des fuites à ce joint. L'invention a pour objet de réaliser un dispositif d'étanchéité du type mentionné ci-dessus qui est établi de façon à remédier aux inconvénients mentionnés plus haut des dispositifs d'étanchéité de la technique antérieure. Suivant l'invention, il est prévu un dispositif d'étanchéité comprenant une bague d'étanchéité faite d'une matière élastique, adaptée pour être posée dans une gorge annulaire d'un tuyau extérieur, et possédant une partie adaptée pour s'engager d'une façon étanche sur un tuyau intérieur que l'on introduit dans le tuyau extérieur et. dans la bague d'étanchéité, cette bague d'étanchéité possédant, en plus de sa partie d'étanchéité, une saillie annulaire dirigée vers l'intérieur, et comprenant une bague d'arrêt qui est adaptée de façon à coopérer avec la saillie afin de retenir la bague d'étanchéité dans une position correcte dans la gorge, spécialement pendant qu'on introduit l'extrémité du tuyau intérieur dans cette bague. Afin-d'empêcher toute torsion de cette bague d'étanchéité dans la gorge du tuyau extérieur quand on introduit le tuyau intérieur, et toute déformation de la partie d'étanchéité de cette bague, il est préférable que cette saillie soit placée immédiatement du tuyau intérieur pendant qu'on réalise le joint alors que la partie d'étanchéité est placée après la bague d'arrêt. Dans un mode recommandé de réalisation de l'invention, la saillie présente une surface entrée convergeant dans la direction de l'introduction du tuyau intérieur et une surface placée sur un plan radial faisant face à la bague d'arrêt, de sorte que la saillie se replie sur cette bague d'arrêt et la pousse radialement vers l'extérieur quand la saillie est soumise à l'action de l'extrémité du tuyau intérieur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une coupe d'un dispositif d'étanchéité suivant l'invention, - la figure 2 est une coupe du dispositif placE dans une gorge intérieure d'un tuyau extérieur avant qu'on ne monte la jonction des tuyaux, - la figure 3 est une coupe correspondant à la figure 2, illustrant l'opération de montage, - la figure 4 est une coupe correspondant aux figures 2 et 3 après l'opération de jonction. L'invention est spécialement destinée à être utilisée en connexion avec des tuyaux pour canalisations d'eau, fabriqués en matières plastiques, et façonnés avec des gorges internes standardisées devant recevoir des joints d'étanchéité. Les tuyaux de ce type peuvent, par exemple, avoir un diamètre de 150 mm et être soumis à une pression intérieure pouvant aller jusqu'à 10 kp/cm2. Les tuyaux de ce type sont souvent posés à l'extérieur, raison pour laquelle la jonction des tuyaux soulève fréquemment des problèmes en ce qui concerne la pollution des surfaces de jonction et des bagues d'étanchéité. De plus, la standardisation des tuyaux, et des gorges que l'on y façonne, a pour résultat que la forme et les dimensions de ces gorges sont déterminées à l'avance et ne peuvent pas être changées. Le type de gorges qui est utilisé pour recevoir les joints d'étanchéité pour des tuyaux du type ci-dessus présente un fond dont la surface est définie par une partie essentiellement en forme d'arc et une partie sensiblement droite qui fait face à l'ouverture du tuyau. Par suite, la gorge comporte une partie qui s'élargit à partir de l'ouverture du tuyau, cette partie se raccordant avec une partie de fond sensiblement cylindrique qui se termine à son tour en une partie convergente formant un cane relativement obtus. Cette forme de la gorge a pour conséquence qu'une bague d'étanchéité adaptée pour y être posée doit avoir une surface extérieure dont la coupe transversale est définie par une partie droite 1 qui est inclinée par rapport à l'axe du tuyau, une partie en forme d'arc, et une autre partie 3 inclinée qui se raccorde à la précédente. Ces parties de surface 1, 2 et 3 définissent entre elles, radialement vers l'intérieur, la partie 4 qui forme le corps de la bague d'étanchéité, ce corps étant reçu dans la gorge d'un tuyau extérieur 6, la surface intérieur du tuyau étant désignée par la ligne 5, et l'axe de la canalisation étant défini par la ligne 8, dans la figure 1. Comme on le voit d'après la figure 1, on réalise, dans la partie principale 4 de la bague d'étanchéité, une gorge 9 essentiellement en forme d'U, et, dans cette gorge 9 est reçue une bague d'arrêt lO qui est fabriquée avec une matière plastique semi-rigide ou rigide, du métal ou autre, et qui peut être pourvue.d'une fente qui s'étend axialement mais qui ne figure pas sur les dessins. Comme il ressort des figures, cette bague d'arrêt se place radialement à l'extérieur de la surface intérieure 5 du tuyau extérieur 6, ce qui assure que cette bague d'arrêt ne peut avoir aucune influence sur la possibilité d'introduction de l'extrémité du tuyau intérieur 7 dans la bague d'étanchéité. La bague d'arrêt 10 a pour but de retenir solidement la bague d'étanchéité dans la gorge du tuyau extérieur 6 à partir du moment où l'on met en place la bague d'étanchéité jusqu'à ce que le tuyau ait été joint à un autre à l'emplacement où il doit être utilisé. D'autre part, la bague d'arrêt 10 a pour fonction d'assurer que la bague d'étanchéité est maintenue dans la position voulue dans la gorge, par coopération entre toutes les parties de cette bague d'étanchéité. Il est prévu, sur la partie principale de la bague d'étanchéité e une saillie Il dirigée radiaLement vers l'intérieur, destinée à coopérer avec la bague d'arrêt 10 pendant le montage. La saillie Il est définie par une surface 12 annulaire s'étendant radialement, qui la limite dans la direction de la bague d'arrêt 10.Dans le sens opposé, la saillie li est définie par une surface d'entrée essentiellement conique qui converge dans le sens de l'introduction du tuyau intérieur 7. Dans le dessin de la bague d'étanchéité du type correspondant à l'invention, il est important que la longueur de déformation soit aussi grande que possible dans la partie de la bague d'étanchéité qui se déforme pour l'engagement du tuyau intérieur et la formation du joint d'étanchéité sur lui. Pour cette raison, la bague d'étanchéité suivant l'invention possède une partie d'étanchéité 14 qui est réalisée dans la direction de l'axe de cette bague dans la zone où la partie principale 4 de cette bague présente la dimension radiale la plus grande possible. Cela signifie que la partie 14 assurant l'étanchéité est placée sur la partie intérieure de la bague d'étanchéité là où la partie principale 4 se trouve limitée vers l'extérieur par la partie inclinée 3 et par la partie en forme d'arc 2 de sa surface.Dans le mode de réalisation illustré dans les figures, la partie 14 d'étanchéité est formée par la combinaison d'une lèvre d'étanchéité et d'une partie compressible qui permettent que cette partie 14 se déforme pendant qu'on établit la jonction dans des conditions telles qu'il s'établit une pression d'étanchéité importante du fait de la déformation même mais aussi dans des conditions telles que la pression intérieure qui existe dans les tuyaux assemblés 6, 7 augmente encore la pression d'étanchéité. Par suite, la partie 14 d'étanchéité présente, comme la saillie 11, une surface 15 essentiellement conique, convergeant dans la direction de l'introduction du tuyau intérieur 7 et une surface 16 dirigée essentiellement dans le sens radial. Le dessin de la partie 14 d'étanchéité, tel qu'il est décrit ci-dessus garantit, avec le tuyau intérieur 7, une étanchéité très efficace et suffisante dans toutes les positions. Afin d'assurer une sécurité supplémentaire contre les fuites de l'intérieur du tuyau vers l'environnement, par une fente qui pourrait se produire au fond de la gorge entre le tuyau extérieur 6 et la partie principale 4 de la bague d'étanchéité, il est prévu une saillie 17 d'étanchéité supplémentaire qui, s'il existe une surpression, agit comme lèvre pour former un joint qui assure l'étanchéité sur la partie de la surface de la gorge correspondant à la partie inclinée 3 de la partie principale de la bague d'étanchéité. Toutefois, la position mentionnée ci-dessus de la partie 14 d'étanchéité ne résoud pas tous les problèmes en ce qui concerne la compression radiale voulue sur la longueur. Quand on introduit le tuyau intérieur 7 dans la bague d'étanchéité, il se produit naturellement une déformation de la partie 14 #d'étanchéité, une composante radiale de forcesimportante étant exercée sur la bague d'étanchéité. Comme cette composante de forces sera transférée essentiellement sur la partie de la gorge qui est définie par les surfaces correspondant à la partie inclinée 3 de la partie principale 4 de la bague d'étanchéité, ces forces radiales vont créer un moment de torsion important sur la bague d'étanchéité dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre quand on regarde l'illustration de la bague d'étanchéité de la figure 1. Si ce moment de torsion n'est pas contrecarré, l'extrémité de droite de la bague d'étanchéité suivant la figure 1 se soulève de la gorge, de sorte que la bague d'étanchéité ne prendra pas la position qu'elle doit avoir après l'introduction du tuyau intérieur 7. Ce problème est résolu de la façon suivante. Les figures 2 à 4 montrent schématiquement la façon de procéder à la jonction de tuyaux d'une canalisation suivant l'invention. La figure 2 est une coupe transversale de la bague d'étanchéité, du tuyau extérieur 6, et du tuyau intérieur 7, l'axe du tuyau extérieur 6 étant figuré schématiquement par la ligne en traits et points 8 et la direction de l'introduction du tuyau intérieur 7 par la flèche 18. Dans la figure 3, on a introduit le tuyau intérieur 7 dans la bague d'étanchéité et dans le tuyau extérieur 6 assez loin pour déformer la saillie 11 essentiellement de façon que la totalité de la surface annulaire 12 de cette saillie s'engage sur la surface intérieure de la bague d'arrêt 10. Cette action s'opère pendant que le tuyau intérieur 7 se centre en raison de la conicité de la forme de la surface d'entrée 13 de la saillie 11, ce qui fait que les souillures et objets polluants qui seraient sur la surface extérieure du tuyau intérieur 7 seraient chassés par la saillie 11, ces matières étrangères ne pouvant ainsi entrer dans la bague d'étanchéité elle-même. Comme il ressort des dessins, la dimension radiale de la saillie 11, ainsi que celle de la portion de la partie principale 4 de la bague d'étanchéité adjacente à la saillie, est relativement petite, caractéristique qui assure, à son tour, que le contact entre la saillie 11 et le tuyau intérieur 7 est relativement rigide. Il s'ensuit que la portion de la partie principale 4 qui est rétrécie vers l'extérieur parl'inclinaison de la partie 1 de la surface est fermement pressée contre la partie correspondante de la surface de la gorge qui reçoit la bague d'étanchéité, de sorte que l'ensemble de cette bague d'étanchéité est maintenu sûrement dans la position correcte quand la phase de l'opération de montage à laquelle on arrive demande qu'il soit exercé une force importante. Les dimensions relatives que l'on donne à la saillie 11 dans le sens radial et les différences entre les diamètres des tuyaux 6 et 7 sont choisies de telle façon que la force radiale-engendrée par la déformation de la saillie 11 en rapport avec l'angle d'inclinaison de la partie 1 de la surface ne provoque pas, sur la bague d'étanchéité, le moment de torsion dirigé dans le sens des aiguilles d'une montre que l'on pouvait envisager dans ces circonstances. De plus, le déplacement axial de la saillie 11 pour son engagement dans la bague d'arrêt 10 assure que la force radiale est aussi transférée sur cette bague 10, ce qui fait que la bague d'étanchéité est maintenue sûrement dans sa position correcte. Quand on continue à introduire le tuyau intérieur 7, son extrémité 20 s'engage sur la surface conique 15 de la partie 14 d'étanchéité, qui se déforme pour passer de la position illustrée par les figures 2 et 3 à celle qu'illustre la figure 4 où cette partie 14 est complètement déformée. La partie d'étanchéité 14 est ici repliée vers l'intérieur dans le sens de la flèche 18 et elle est aussi comprimée de façon à remplir complètement ou partiellement l'espace 19 qui existe entre la surface radiale 16 de cette partie 14 et la lèvre supplémentaire 17 d'étanchéité.On se rend compte d'après le dessin que la déformation de la partie 14 d'étanchéité qui se produit ainsi est essentielle et assure à son tour que les forces radiales mentionnées ci-dessus, agissant sur la surface inclinée de la partie de la gorge, correspondant à la surface inclinée 3 de la partie principale 4 de la bague d'étanchéité, peut être importante. Toutefois, il ne résulte aucun risque de torsion, ni par suite, aucun risque de déplacement du fait que la partie principale 4 est fixée en toute sécurité dans sa position correcte grâce à l'engagement relativement rigide qui s'est établi entre la saillie 11 et le tuyau intérieur 7. L'invention peut être modifiée dans l'esprit des revendications ci-après. Ainsi, il est possible que la surface annulaire 12 de la saillie 11, dirigée sensiblement dans le sens radial soit plutôt établie plus ou moins parallèlement à la surface d'entrée 13 de la saillie 11, de façon que cette saillie puisse déjà s'étendre sur la bague d'arrêt 10 avant l'introduction de l'extrémité 17 du tuyau intérieur 7. Une modification correspondante du dessin de la partie 14 d'étanchéité est naturellement aussi possible, cette partie 14 devenant alors, plus ou moins, une lèvre d'étanchéité. Naturellement, il est possible d'adapter l'invention à d'autres types de bagues ou manchons d'étanchéité possédant une surface extérieure qui n'est pas déterminée par le dessin d'une gorge standardisée prévue sur le tuyau où l'on place cette bague d'étanchéité. REVENDICATIONS 10) Dispositif d'étanchéité pour la connexion de tuyaux comprenant une bague d'étanchéité faite d'une matière élastique placée dans une gorge annulaire d'un tube extérieur et portant une partie d'étanchéité adaptée pour s'engager hermétiquement sur un tuyau intérieur introduit dans le premier, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte une bague d'arrêt fabriquée avec une matière semi-rigide ou rigide et adaptée de façon à coopèrer avec une saillie de la bague d'étanchéité s'étendant radialement vers l'intérieur, cette bague d'arrêt étant destinée à retenir la bague d'étanchéité dans une position correcte dans la gorge, spécialement au cours de l'introduction de l'extrémité du tuyau intérieur dans cette bague d'étanchéité pour lamenter dans une position d'engagement où cette extrémité déforme la partie d'étanchéité. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la saillie est placée immédiatement en avant de la bague d'arrêt dans le sens de l'introduction du tuyau intérieur, et que la partie d'étanchéité (14) est placée après la bague d'arrêt 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la saillie (11) possède une surface d'entrée qui tourne à partir de la bague d'arrêt et qui converge dans le sens de l'introduction du tuyau intérieur et une surface placée danshun plan radial et qui fait face à la bague d'arrêt de sorte que cette saillie se replie sur cette bague d'arrêt et la pousse radialement vers l'extérieur quand elle est poussée par l'extrémité du tuyau intérieur.