Brevet FR2494391A1 — publié le 19820521

La présente invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité entre deux tubes permettant notamment d'assurer le passage étanche d'un tube à travers une ouverture de plus grand diamètre formée dans une paroi, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'un tel dispositif. S'il est relativement aisé d'assurer le passage étanche du tube lorsqu'aucun déplacement ne se produit entre ce dernier et la paroi, par exemple en disposant dans l'ouverture un ou plusieurs joints annulaires engageant la surface externe du tube, cela devient beaucoup plus difficile lorsque le tube peut se déplacer par rapport à la paroi. Tel est notamment le cas pour les tubes des différents circuits traversant la paroi de béton du bâtiment abritant un réacteur nucléaire, en raison des dilatations de ces tubes résultant des changements de températures du fluide de refroidissement notamment entre la marche normale et l'arrêt du réacteur. Lorsqu'un tel déplacement existe entre le tube et la paroi à traverser, on peut envisager d'utiliser des soufflets d'étanchéité en matériau élastomère qui, de par leur configuration, permettent de supporter des déplacements relativement inportants. Toutefois, lorsqu'ils doivent être fabriqués en petit nombre, ces soufflets sont d'un coût relativement élevé car leur fabrication necessite l'utilisation d'un moule. De plus, ils doivent être mis en place avant que le tube ne soit raccordé, ce qui n'est évidemment pas toujours possible. La présente invention a précisément pour objet la réalisation d'un dispositif d'étanchéité pouvant notamment, mais non exclusivement, assurer le passage étanche d'un tube à travers une paroi, ne pré sentant pas les inconvénients des dispositifs de la technique antérieure. Ainsi, 11 invention a pour objet la réalisation d'un dispositif d'étanchéité peu coû- teux même lorsqu'il est fabriqué à l'unité, dont la fabrication soit particulièrement simple et réalisable pour une personne non qualifiée et qui puisse être mise en place sans difficulté sur un tube dont les deux extrémités sont déjà raccordées. L'invention a également pour objet la réalisation d'un dispositif d'étanchéité souple dont la forme soit adaptée à l'application envisagée (conique, cylindrique, etc...) et qui puisse supporter une éventuelle excentricité entre les tubes à raccorder. Dans ce but, et conformément à la présente invention, il est proposé un dispositif d'étanchéité entre deux tubes, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe souple et étanche dont les extrémités sont fixées sur chacun des tubes par des colliers, ladite enveloppe comportant au moins deux nappes superposées constituées chacune par au moins une bande enroulée en hélice à spires jointives et décalée par rapport à la bande constituant la nappe voisine, les faces en regard des bandes constituant chacune des nappes présentant des profils complémentaires qui s'emboîtent l'un dans l'autre et assurent, avec l'aide d'un liant placé entre lesdites faces, l'étanchéité de l'enveloppe. Grâce à ces caractéristiques, il est possible de réaliser un dispositif d'étanchéité peu coûteux et de fabrication simple. En effet, la réalisation des nappes au moyen de bandes enroulées permet d'éviter l'utilisation d'un moule et de techniques complexes. De plus, on voit que ces bandes peuvent être mises en place même si les tubes sont raccordés à leurs deux extrémités, ce qui est particulièrement intéressant pour certaines applications et notamment dans le domaine nucléaire. On conçoit aussi que le nombre de nappes peut être augmenté à volonté pour que la tenue à la pression soit adaptée aux conditions de fonctionnement du dispositif. De plus, les bandes constituant chaque nappe peuvent présenter des caractéristiques mécaniques et dimensionnelles adaptées aux conditions de fonctionnement dans l'application envisagée. Il est ainsi possible de réaliser les bandes en matériau élastomère ou en silicone, ces bandes étant armées ou non armées. Enfin, il est clair que le dispositif de passage étanche selon l'invention peut être utilisé quelles que soient les dimensions des tubes à raccorder. De préférence, les bandes constituant chacune des nappes de l'enveloppe présentent un profil identique. Dans ce cas, les faces en regard des bandes constituant chacune des nappes peuvent par exemple définir des nervures longitudinales séparées par des gorges longitudinales dont la forme est complémentaire de celle des nervures, chacune des gorges présentant à l'intérieur une partie de largeur réduite correspondant à une partie de largeur réduite formée à la base de chacune des nervures. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les gorges et les nervures présentent en section la forme d'arcs de cercles tangents les uns aux autres et dont l'angle au centre est supérieur à 1800, les centres des arcs de cercles définis par les gorges et les centres des arcs de cercles définis par les nervures formant deux lignes droites parallèles. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un dispositif d'étanchéité entre deux tubes, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes - mise en place d'une pièce de forme sur au moins l'un des deux tubes, cette pièce pouvant notamment être réalisée en plusieurs parties, - réalisation d'une première nappe sur la pièce de forme par enroulement d'au moins une bande en hélice à spires jointives, - dépôt d'un liant sur la face externe de la première nappe, - réalisation d'une deuxième nappe sur la première nappe par enroulement d'au moins une bande en hélice à spires jointives et décalées par rapport à celles formées par la bande constituant la première nappe, les faces en regard des bandes constituant chacune des nappes présentant des profils complémentaires qui s'emboîtent l'un dans l'autre, - démontage de la pièce de forme, - mise en place de l'enveloppe entre les deux tubes, - montage de colliers sur les extrémités de l'envelop pe placées sur chacun des deux tubes. Dans une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de ce procédé, l'enroulement des bandes formant chacune des nappes est obtenu en faisant tourner la pièce de forme par rapport aux tubes. Cette caractéristique simplifie notablement la fabrication du dispositif d'étanchéité en particulier lorsque les dimensions des tubes sont importantes et lorsque l'accessibilité est réduite. De préférence, le liant est polymérisable et l'étape de démontage de la pièce de forme est alors précédée par une étape de polymérisation du liant. On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'étanchéité réalisé conformément aux enseignements de la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective et à plus grande échelle de l'extrémité d'une bande servant à la réalisation des nappes superposées constituant l'enveloppe souple et étanche du dispositif repré senté sur la figure 1, et - les figures 3a à 3c sont des vues en coupe schémati ques comparables à la figure 1 montrant trois étapes successives du procédé de fabrication du dispositif représenté sur cette figure. Sur la figure 1, on a réprésenté à titre d'exemple non limiatif un dispositif d'étanchéité 10 pour le passage étanche d'un tube 12 à travers une ouverture 14 de plus grand diamètre formée dans une paroi de béton 16 d'un bâtiment entourant un réacteur nucléaire (non représenté). Dans une telle application, on sait que, pour des raisons de sécurité, la pression régnant dans l'espace annulaire 18 défini entre la paroi 16 et la cuve du réacteur est supérieure à la pression régnant à l'intérieur de la cuve mais inférieure à la pression atmosphérique régnant \ #de l'autre côté de la paroi 16. Comme on le voit sur la figure 1, un tube ou fourreau 20 est fixé de façon étanche dans l'ouverture 14, par exemple par scellement. Le fourreau 20 est un fourreau métallique cylindrique dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre externe du tube 12. Comme le montre en particulier la figure 1, le fourreau 20 comprend une partie en saillie par rapport à la paroi 16 à l'intérieur de l'espace 18. Conformément à l'invention, le dispositif d'étanchéité 10 comprend une enveloppe souple et étanche 22 dont les deux extrémités sont fixées de façon étanche respectivement sur la partie en saillie du tube ou fourreau 20 et sur le tube 12 par des colliers de serrage 24 et 26. Ces colliers de serrage sont des colliers de serrage de type connu et ne seront pas décrits plus en détail. De façon plus précise, 11 enveloppe 22 comprend dans le mode de réalisation de la figure 1 deux nappes 22a et 22b superposées et on comprendra que le nombre de ces nappes peut être augmenté à volonté notamment en fonction de la résistance à la pression que l'on désire obtenir. Chacune des nappes 22a et 22b est réalisée au moyen d'une bande 28a, 2Sb, ces deux bandes étant constituées dans la variante représentée par une bande unique 28 dont une extrémité est représentée en perspective et à plus grande échelle sur la figure 2. On voit sur cette figure que la bande 28 comprend une face plane 30 et une face 32 présentant des nervures longitudinales 34 séparées par des gorges longitudinales 36.Plus précisément, la forme des gorges 36 est complémentaire de celle des nervures 34 et chacune des nervures 34 présente à sa base une partie de largeur réduite correspondant à une partie de largeur réduite formée vers l'extérieur de chacune des gorges 36. Dans la variante de réalisation représentée sur les figures, les nervures 34 et les gorges 36 présentent en section la forme d'arcs de cercles de mêmes diamètres, tangents les uns aux autres, et dont l'angle au centre est supérieur à 1800. De plus, les centres des arcs de cercles définis par les gorges 36 et les centres des arcs de cercles définis par les nervures 32 forment en section deux lignes parallèles. Le matériau constituant les bandes 28a et 28b est choisi en fonction des caractéristiques mécaniques à obtenir dans l'application envisagée. Ainsi, on choisira un élastomère tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique si les conditions de température ne sont pas trop dures, mais on devra utiliser un silicone dont la tenue à la température est bonne entre -500C et +3500C lorsque ces conditions sont plus difficiles. On notera que la tenue au vieillissement et aux radiations des silicones rend leur utilisation particulièrement adaptée dans le cas du passage étanche d'un tube à travers une paroi de béton du batiment d'un réacteur nucléaire. Parallèlement au choix du matériau, il est possible d'améliorer la résistance mécanique du dispositif d'étanchéité, et notamment sa tenue à la pression, en armant le matériau au moyen d'une structure de renforcement tel qu'un tissu. Enfin, il est clair que le dimensionnement, et notamment l'épaisseur de la bande 28, permet, pour un même matériau, de faire varier la résistance mécanique et en particulier la tenue à la pression du dispositif d'étanchéité. Comme on le voit sur la figure 1, la bande 28a constituant la première nappe 22a est disposée de telle sorte que sa face plane 30 soit placée vers l'intérieur et vienne en appui sur la partie en saillie du fourreau 20 et sur le tube 12, alors que la face 32 est disposée vers l'extérieur. Au contraire, la bande 28b constituant la deuxième nappe 22b est disposée de telle sorte que la face 32 est placée en vis-àvis de la face correspondante de la bande 28 constituant la première nappe 22a, la face plane 30 étant tournée vers l'extérieur. De plus, les bandes 28a et 28b constituant chacune des nappes 22a et 22b sont enroulées dans le même sens selon une hélice à spires jointives et sont décalées d'une nappe à l'autre comme le montre la figure 1.Grâce à cette configuration, les nervures 32 de la bande 28b constituant la deuxiè- me nappe 22b s'emboîtent dans les gorges 36 de la bande 28a constituant la première nappe 22a et inver sement, de telle sorte que les deux nappes définissent l'enveloppe 22 monobloc et étanche dont la forme (conique, cylindrique ou autre) peut être adaptée au cas particulier traité. Afin d'assurer la tenue et l'étanchéité de cette enveloppe, les faces 32 en regard des bandes 28a et 28b constituant chacune des nappes 22a et 22b sont revêtues d'un liant de préférence polymérisable ou vulcanisable. Ce liant est choisi en fonction de la nature du matériau constituant les bandes 28a et 28b. Ainsi, le liant est vulcanisable à froid dans le cas d'un matériau élastomère, mais il sera polymérisable dans le cas d'un matériau à base de silicone. Etant donné que le diamètre du fourreau 20 est supérieur au diamètre du tube 12, l'enveloppe 22 ainsi réalisée présente de préférence dans sa partie centrale un profil tronconique et se termine à ses extrémités comme le montre la figure 1 par des parties sensiblement cylindriques qui sont reçues respectivement sur la partie en saillie du fourreau 20 et sur le tube 12 et fixées de façon étanche sur ces deux organes au moyen des colliers 24 et 26. Toutefois, on comprendra que le dispositif d'étanchéité selon l'invention peut également être utilisé pour relier deux tubes de mêmes diamètres, l'enveloppe 22 présentant alors une configuration entièrement cylindrique. En effet, la réalisation du dispositif par enroulement de bandes permet d'envisager la réalisation de formes variées et, éventuellement, de compenser une excentricité entre les tubes. Bien entendu, si la tenue à la pression de l'enveloppe 22 du dispositif 10 ainsi réalisé est insuffisante pour l'application envisagée, il est possible comme on l'a vu d'utiliser une bande présentant une meilleures résistance mécanique, notamment une bande ayant une armature de tissu, ou de plus grandes dimensions. I1 est ainsi possible d'augmenter le nombre de nappes constituant cette enveloppe. Un tel résultat peut être obtenu soit en superposant aux nappes 22a et 22b un nombre pair de nappes présentant une configuration identique à ces deux premières nappes, soit en utilisant pour la réalistion des nappes intermédiaires des bandes d'un type différent présentant sur chacune de leurs faces des nervures et des gorges du type des nervures 34 et des gorges 36.Seules les bandes servant à réaliser la nappe interne 22a et la nappe externe seraient alors du type de la bande 28 représentée sur la figure 2. On décrira maintenant en se référant aux figures 3a à 3c le procédé de fabrication selon l'inven- tion du dispositif qui vient d'être décrit en se référant aux figures 1 et 2. Sur la figure 3a, on voit qu'on a placé entre la partie en saillie du tube ou fourreau 20 et le tube 12 une pièce de forme 38, rigide et définissant l'enveloppe interne de l'enveloppe 22 à réaliser. La pièce de forme 38 comprend de préférence une partie centrale tronconique et deux extrémités cylindriques reçues respectivement sur la partie en saillie du fourreau 20 et sur le tube 12. De plus, la pièce de forme est realisée de préférence en plusieurs parties (au moins deux) définissant des secteurs répartis à la circonférence des tubes. Il est ainsi possible de mettre en place et de retirer cette pièce de forme même dans le cas où le tube 12 est déjà raccordé à ses deux extrémités, ce qui est en principe le cas lorsque ce tube est situé dans un réacteur nucléaire. Cette caractéristique facilite aussi grandement la fabrication lorsque l'emplacement réservé au dispositif est peu accessible. Dans une variante de réalisation non représentée, la pièce de forme 38 peut être décalée par rapport au manchon 20 et placée sur une partie guelconque du tube 12. Dans tous les cas, elle est montée de préférence de façon tournante sur les tubes. On enroule ensuite sur cette pièce de forme 38 la première bande 28a sous la forme d'une hélice à spires jointives, en plaçant la face plane 30 de cette bande du coté de la pièce de forme et la face 32 vers l'extérieur. Cet enroulement est effectué de préférence en faisant tourner la pièce de forme autour des tubes. La première nappe 22a de l'enveloppe 22 se trouve ainsi réalisée. Conformément à l'invention, on revêt ensuite la face 32 de la bande 28 constituant la première nappe 22a d'un liant de préférence polymérisable. Comme le montre la figure 3b, on enroule alors sur la bande 28a constituant la première nappe une autre bande 28b identique à la bande 28a, selon une hélice à spires jointives de même sens que l'hélice formée par cette dernière. A cet effet, on prend soin, d'une part, de décaler cette nouvelle bande 28b par rapport à la première et, d'autre part, de placer la face plane 30 de cette bande vers l'extérieur et la face 32 vers l'intérieur. De préférence, comme pour la première nappe, l'enroulement est réalisé en faisant tourner la pièce de forme par rapport aux tubes 12 et 20. On forme ainsi la deuxième nappe 22b, les nervures 32 de la bande 28b constituant cette deuxième nappe pénétrant dans les gorges 36 de la bande constituant la première nappe et inversement.On réalise ainsi, grâce à cet embottement, à la disposition décalée des bandes 28a et 28b constituant les deux nappes et à la présence du liant entre les deux nappes une enveloppe 22 parfaitement étanche. Lorsque le liant est polymérisable ou vulcanisable on lui fait alors subir une polymérisation ou une vulcanisation à froid afin de parfaire l'étanchéité de l'enveloppe. Celle-ci constitue alors une enveloppe souple et parfaitement étanche dont les dimensions peuvent être adaptées sans problème à l'application particulière envisagée. Comme le fait apparaître la figure 3c, cette enveloppe 22 peut alors être déplacée afin de permettre le démontage et l'enlèvement de la pièce de forme 38. L'enveloppe 22 est ensuite mise en place entre le fourreau 20 et le tube 12 et ses extrémités cylindriques sont fixées de façon étanche sur la partie en saillie du fourreau 20 et sur le tube 12 par les colliers 24 et 26, comme l'illustre la figure 1. On remarquera que les opérations de fabrication qui viennent d'être décrites sont particulièrement simples et peuvent être accomplies par des personnes non qualifiées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, comme on l'a déjà indiqué, bien que le dispositif selon l'invention soit particulièrement adapté au passage étanche d'un tube à travers une paroi entourant un réacteur nucléaire, elle n'est pas limitée à cette application et peut être utilisée dans tous les cas où une étanchéité doit être réalisée entre un tube et une paroi traversée par ce tube. De même, on a déjà mentionné que le nombre de couches constituant l'enveloppe 22 pouvait être supérieur à deux lorsque les conditions de pression régnant de part et d'autre de cette enveloppe l'exigent. Chacune des couches constituant l'enveloppe peut aussi être réalisée au moyen de plusieurs bandes définissant plusieurs hélices à spires jointives imbriquées les unes dans les autres. Les formes de la surface 32 peuvent également être différentes des formes décrites et différentes d'une nappe à une autre. Ainsi, les nervures d'une des nappes peuvent être de plus grandes dimensions que les gorges de la même nappe, la situation étant alors inversée dans la nappe qui vient s'emboîter sur celle-ci. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité (10) entre deux tubes (12, 20), ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe souple et étanche (22) dont les extrémités sont fixées sur chacun des tubes (12, 20) par des colliers (26, 24), ladite enveloppe comportant au moins deux nappes superposées (22a, 22b) constituées chacune par au moins une bande (28a, 28b) enroulée en hélice à spires jointives et décalée par rapport à la bande constituant la nappe voisine, les faces en regard (32) des bandes (28) constituant chacune des nappes présentant des profils complémentaires qui s'emboltent l'un dans l'autre et assurent, avec l'aide d'un liant placé entre lesdites faces, l'étanchéité de l'enveloppe (22). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes (28a, 28b) constituant chacune des nappes (22a, 22b) présentent un profil identique. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites faces en regard (32) des bandes constituant chacune des nappes définissent des nervures longitudinales (34) séparées par des gorges longitudinales (36) dont la forme est complémentaire de celle des nervures, chacune des gorges présentant vers l'extérieur une partie de largeur réduite correspondant à une partie de largeur réduite formée à la base de chacune des nervures. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites gorges (36) et lesdites nervures (34) présentant en section la forme d'arcs de cercles tangents les uns aux autres, de même diamètre et dont l'angle au centre est supérieur à 1800, les centres des arcs de cercles définis par les gorges et les centres des arcs de cercles définis par les nervures formant deux lignes droites parallèles. 5. Procédé de fabrication d'un dispositif d'étanchéité entre deux tubes (12, 20), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : - mise en place d'une pièce de forme (38) sur au moins l'un des deux tubes (12, 20), - réalisation d'une première nappe (22a) sur la pièce de forme par enroulement d'au moins une bande (28a) en hélice à spires jointives, - dépôt d'un liant sur la face externe (32) de la pre mière nappe, - réalisation d'au moins une deuxième nappe (22b) sur la première nappe (22a) par enroulement d'au moins une bande (28b) en hélice à spires jointives et dé calées par rapport à celles formées par la bande constituant la première nappe, les faces en regard (32) des bandes constituant chacune des nappes pré sentant des profils complémentaires qui s'emboîtent l'un dans l'autre, - démontage de la pièce de forme (38), - mise en place de l'enveloppe (22) entre les deux tubes (12, 2C), - montage de colliers (24, 26) sur les extrémités de l'enveloppe placées sur chacun des deux tubes. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de forme (38) est réalisée en plusieurs parties de façon à pouvoir être mise en place et démontée radialement par rapport aux tubes (12, 20). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on enroule la bande (28a, 28b) formant chacune des nappes (22a, 22b) en faisant tourner la pièce de forme (38) par rapport aux tubes (12, 20). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le liant est polymérisable et en ce que l'étape de démontage de l'enveloppe (22) est précédée par une étape de polymérisation du liant.