Brevet FR2494378A1 — publié le 19820521

Joint d'étanchéité pour assurer de facon statique une étanchéité vis-à- vis des fluides sous haute pression et sous haute température La présente invention concerne un joint d'étanchéité peur assurer de façon statique une étanchéité vis-à-vis des fluides sous haute pression et sous haute température. Comme il est connu, on a résolu le problème de l'ob- tention d'une étanchéité parfaite contre les fuites et les per- tes aux jonctions et aux raccordements le long d'une canalisa- tion de transport de fluides en utilisant des joints d'étan- chéité appropriés entre les éléments de canalisation qui exigent un raccordement statique. Lorsque les fluides ainsi transportés se trouvent dans une condition de pression et de température élevées, le problème de l'obtention d'une étanchéité parfaite est, bien entendu, plus sérieux en ce qui concerne les joints d'étanchéité. Les techniques courantes proposent de nombreuses solutions qui, toutefois, ne sont pas dénuées d'inconvénients* En fait, l'utilisation de joints d'étanchéité formés entièrement de matières qui sont classiques pour l'application envisagée, comme par exemple le caoutchouc, les élastomères, le Téflon, etc., bien qu'étant satisfaisante du point de vue de la proprié- té d'éliminatien des fuites, présente l'inconvénient sérieux de conférer des caractéristiques inadéquates de résistance à la chaleur et à la flamme lorsque la matière du joint est exposée à l'action directe d'un fluide très chaud et,mfme si on utilise des joints en amiante ou autresfibres analogues, il se produit à la longue une détérioration progressive de ces joints, parti- culièrement en présence de pressions de fonctionnement élevées. Par ailleurs, l'utilisation de joints d'étanchéité formés purement et simplement d'une matière métallique tendre, comme par exemple l'aluminium, le cuivre, le laiton, l'acier doux, etc., permet réellement d'éliminer le problème d'une détérioration du joint en présence de vapeurs ou de gaz très, chauds, mais introduit des problèmes secondaires dont l'impor- tance n'est pas négligeable et qui prennent leur origine, d'une part, dans la difficulté d'assurer une étanchéité efficace dans la zone métal- métal entre une bride et un joint d'étanchéité et, d'autre part, dans la nécessité d'absorber des forces de blocage puissantes, spécialement dans le cas de pressions de de fonctionnement élevées qui exigent une structure de raccordement surdimensionnée. On connalt et on utilise également des joints d'étan- chéité formés à partir d'une tôle ondulée de métal tendre, ces joints d'étanchéité étant remplis, dans les creux laissés entre les ondulations, d'une matière non métallique plus tendre qui améliore efficacement les propriétés d'étanchéité de ces joints. Toutefois, aucune action de retenue efficace n'est exercée sur cette dernière matière pendant que l'on installe et soumet le joint d'étanchéité à des forces de compression et, dans la plu- part des cas, il se produit en cours de service une déstratifi- cation de la matière plus tendre accompagnée parune détériora- tion de la liaison entre cette matière et le métal en tôle ondulée, ceci se traduisant par le besoin de remplacer pério- diquement le joint d'étanchéité. Selon une autre possibilité, on utilise également des joints d'étanchéité comprenant une mince chemise ou enveloppe métalliques qui entoure partiellement ou enferme totalement une garniture, par exemple des fibres graphite-amiante ou d'au- tres matières appropriées. Dans ce cas, la chemise ou enveloppe, laquelle comporte un càté ouvert ou bien est complètement fermée, est disposée pour assurer l'intégrité géométrique du joint d'étanchéité, mais au moins à l'une des faces du joint d'étan- chéité, il existe encore une condition de contact métal-métal avec l'élément à rebord ou à bride associé, ce contact qui dé- pend de la nature du fluide et de la force de blocage appliquée au joint pouvant être insuffisant pour éliminer le problème des fuites. On peut obtenir une solution partielle à ce problème, notamment à celui relatif au contact métal-métal, k l'aide d'une préparation appropriée des surfaces contre lesquelles le joint d'étanchéité doit reposer ou à l'aide de l'utilisa- tion de masses adhésives ou d'huiles spéciales pour améliorer le contact, mais toutes ces mesures introduisent des compli- cations supplémentaires de construction et d'assemblage qui s'éloignent de la simplicité fonctionnelle recherchée dans de telles applications. À la lumière des considérations qui précèdent, il - apparatt que les solutions proposées jusqu'k présent pour améliorer la qualité de li'étanchéité entraInent descots de fabrication importants et ne donnent que des caractéristiques inférieures de fiabilité et de durabilité. Un objet principal de la présente invention est d'éliminer les inconvénients affectant les systèmes d'étan- chéité statiques classiques, en permettant de réaliser un dispeositif de joint d'tétanchéité peur assurer de façon statique une étanchéité vis-àvis des fluides, ce dispositif assurant une étanchéité parfaite contre les fuites mime en présence de températures élevées et de surpressions. Un autre objet de la présente invention est l'obtentin d'un joint d'étanchéité parfait à la fois aux surfaces parfait- ment lisses et aux surfaces relativement rugueuses, mais proprel.. et exemptes d'adhésif et d'huile au moyen d'un élément de joint'- d'étanchéité géométriquement simple que l'on peut facilement fabriquer et dont le fonctionnement est extrêmement fiable. Ces objets ainsi que d'autres objets sont atteints grace à un joint d'étanchéité permettant d'obtenir de façon statique une étanchéité vis-àvis des fluides k haute pression et à haute température, ce joint étant du type comportant des faces en contact direct avec des surfaces et des flancs d'étanchéité qui se trouvent en regard et dont au moins une partie est exposée.à l'action desdits fluides, ce joint d'étanchéité étant caracté-. risé par le fait qu'il comprend une enveloppe ou chemise métal- lique profilée de manibre k délimiter au moins deux cavités inversées et disposées c8te-à-c8te, l'une et/ou l'autre de ces cavités étant orientées vers une des surfaces d'étanchéité en regard prEcitées et au moins deux garnitures rapportées en une matière élastique logées chacune dans une desdites cavités et faisant saillie de celles-ci en direction desdites surfaces d'étanchéité en regard, ladite enveloppe ou chemise métallique entourant les bases et les flancs desdits éléments rapportés. On va maintenant décrire la présente invention en ne référant aux dessins annexés, sur lesquels S la figure 1 est une vue en perspective de la chemise ou enveloppe métallique du joint d'étanchéité selon la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective partielle d'un joint d'étanchéité complet selon la présente invention; et la figure 3 est une vue en coupe de ce joint d'étan- chéité tel qu'il est installé entre deux surfaces d'étanchéité. En se référant aux figures du dessin, on voit que l'en y a représenté d'une façon générale en 1 un joint d'étanchéité pour assurer de façon statique une étanchéité vis-à-vis des fluides conformément à la présente invention. De façon plus particulibre, et comme représenté sur la figure 3, le joint d'étanchéité 1 est destiné à être installé entre deux éléments formant bride ou rebord 2 et 3 qui sont fixée l'un à l'autre au moyen de dispositifs non représentés. De façon avantageuse, selon la présente invention, le joint d'étanchéité comprend une armature 4 formée par un métal semi-ouvré, cette armature constituant la chemise ou enveloppe métallique profilée avec laquelle sont associées des garnitures et 6 en matière élastique, en particulier en une matière pour joints détanchéiti, comme par exemple le caoutchoee, les fibres végétales, le Téflon, le caoutchouc enfercé, les filaments d'amiante, le produit comprimé graphite-aiante, et autres matibres non-métalliques. La matibre des garnitures est choisie en fonction des besoins propres à l'application. De façon appropriée, selon la présente invention, ladite armature métallique 4 est profilée de façon à former des sièges 7 et 8 destinés à loger, comme représenté sur les figures 2 et 3, lesdites garnitures 5 et 6. La forme es..t telle.,_ que les fonds des sièges 7 et 8 sont alternativement on contact avec la surface desdits éléments 2 et 3 formant rebord ou bride, L'armature métallique 4 comporte des bords 9 et 10 qui sont recourbés vers l'intérieur des sièges 7 et 8 et qui contribuent à maintenir et à ret.enir dans ces derniers lesdites garnitures 5 et 6, en laissant une des faces de celles-ci découverte. Les deux sibges sont séparés par la cloison centrale de l'armature 4 elle- m&me, cette dernière ayant une configuration de section î droite qui est sensiblement symétrique autour de son centre. Le joint.d'étanchéité selon la présente intention fonetionne de la manière suivante. On interpose le joint d'étanchéité 1 entre les deux éléments 2 et 3 qui forment bride ou rebord et qui doivent être[[- raccordés de façon étanche l'un à l'autre, les surfaces étant amenées en contact mutuel serré ou contact intime par une action de blocage appropriée, les garnitures 5 et 6 étant amenées en particulier centre les surfaces des éléments formant bride ou rebord. Sur la figure 3, la garniture 5 assure l'étan-. chéité supérieure et la garniture 6 l'étanchéité inférieure. Les bords des garnitures sont protégés contre l'in- fluence des fluides sous haute température par le bord recourbé'-, de la chemise ou enveloppe métallique maintenant en place ces garnitures. En outre, le joint d'étanchéité est tout à fait fiable, en ce qui concerne set propriétés d'étanchéité, cela on raison de l'effet détanchéité assuré sur les deux c8tés dudit joint par un type de contact métal-élastique entre les surfaces: des rebords ou brides 2 et 3 et les garnitures 5 et 6. Ce type de contact, comme expliqué dans le préambule, permet d'obtenir les meilleures caractéristiques dtétanchéité k sec, spécialement- en présence de pressions de fonctionnement élevé. L'invention telle que décrite est susceptible de nombreuses modifications et variantes sans sortir du cadre du présent concept inventif. Ainsi, par exemple, ladite chemise ou enveloppe métallique peut avoir une forme et un profil dif- férent de ceux représentés. Par conséquent, les garnitures peuvent être en un nombre plus élevé que deux. En outre, tous les détails peuvent être remplacés par d'autres éléments équi- valents du point de vue technique. Dans la mise en oeuvre de la présente invention, les matières utilisées et les dimensions peuvent étre quelconque, selon les exigences individuelles. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité pour assurer de façon statique. une étanchéité vis-.-vis des fluides sous pression et tempéra- ture élevées et du type ayant des faces en contact direct aveco ' des surfaces d'étanchéité en regard et d es f 1 a'n c s exposés au moins en partie k l'action desdits fluides, carac- térisé par le fait qu'il comprend une enveloppe ou chemise métallique (4) profilée de manière à former au moins deux cavités (7, 8) inversées et disposées c8te-h-c8te, l'une et l'autre des cavités étant orientéesrespectivement vers une surface correspondante parmi lesdites surfaces d'étanchéité en regard, et au moins deux garnitures (5, 6) en matière élas-.' tique logies respectivement dans chacune desdites cavités (7, 8) et faisant. saillie de celles-ci en direction desdites surfaces d'étanchéité en regard, ladite envdoppe ou chemise métallique (4) entourant les fonds et les flancs desdites garnitures (5, 6). 2. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite enveloppe ou chemise métal- lique profilée (4) comporte des bord" tournés vers l'intérieur desdites cavités au moins le long des faces extérieures de ces dernières. 3. Joint d'étanchéité suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite enveloppe ou chemise métal- lique (4) a une configuration de section droite sensiblement sous la forme d'un "S# aplati et couché.