Brevet FR2524113A1 — publié le 19830930

Les assemblages étanches de conduits a'ylindriques classi quex comportent généralement deux brides entre lesquelles est serré un Joint élastique ou ductible et dont l'étanchéité dépend de l'effort de serrage réalisé à l'aide de boulons répartis sur la circonférence. Ce qui'demande pour certains types de joints de réaliser des efforts de serrage, considérables. La difficulté de réaliser de tels assemblages est encore accrue lorsque les parties à assembler sont réalisées avec des maté riaux utilisés pour l'industrie chimique, présentant de faibles caractéristiques mécaniques d'une part et un coefficient de dilatation élevé d'autre part. Ces assemblages le plus souvent de construction hétérogne (en acier et plastique) lorsqu'ils sont utilisés en température comprennent un système de serrage élastique dont la pression est ajustée pour obtenir la fiabilité. L'assemblage étanche objet de la présente invention ne présente pas ces inconvénients. De plus l'effort nécessaire pour aesu- rer la compression du joint est diminué dans une proportion importante. L'assemblage Comporte une bride mâle et une bride femelle entre lesquelles est placé un Joint en forme d'anneau tronconique dont le diamètre intérieur et le diamètre extérieur sont situés dans deux plans parallèles différents, la déformation géométrique de ce joint obtenue par le rapprochement des deux brides assure la compression radiale du Joint, le diamètre intérieur diminuant pendant que le diamètre extérieur augmente l'étanchéité étant obtenue lorsque les deux plans contenant les deux diamètres sont confondus. Au début du serrage des brides la corde du profil du Joint forme un angle aigu OC -par rapport au plan des brides. Au fur et à mesure que le serrage est effectué c'est-a-dire que les deux brides sont rapprocháes, l'angle Il en résulte dès lors que les boulons n'interviennent plus pour assurer l'étanchéité, leur présence est cependant nécessaire pour reprendre les forces dues à l'effet de fond, lorsque celui-ci est positif. Par ailleurs, on démontre que l'effort nécessaire au serrage du joint est diminué dans une grande proportion en comparaison des assemblages par brides et Joints classiques. En effet dans le cas de l'assemblage de la présente description, l'effort nécessaire au serrage du Joint est donne par la relation: r = F. sin &alpha; f w effort de serrage à effectuer sur les brides F s force de compression du joint. OC g angle du joint. L'équation de F est une droite: y = a x L'équation des sinus pour un angle variant de 30 y = ax (- a'x + b) e - ax2 + bx L'équation est celle d'une parabole ayant pour limites y I 0 Exemple numérique: On se donne: course de serrage du Joint IO mm compression du Joint en fin de course IOO kg &alpha; = 30 sin C - 0,5 L'éffort maximum se trouve à la moitié de la course soit x I 5mm r r 12,5kg (voir courbe figure 5) La figure 1 représente une coupe longitudinale de l'assemblage réalisé conformément àl'invention, avant la mise en place des boulons de serrage, illustrant notamment l'utilisation d'un joint d'étanchéité plein.Le Joint vient prendre appui sur la bride male 10 à l'intersection de la partie cylindrique de diamètres dl et de la partie tronconique 29; sur la bride femelle I2 à l'intersection du diamètre d2 et de la partie tronconique 30, l'intersection de ces surfaces présentant un rayon dans lequel les rebords périphériques du joint sont en appui. Le Joint qui est également représenté Figure 3 est un Joint plein réalisé en matériau ductile tel qu'une matière plastique PVDF (iluorure de polyvinydilène.) ou en métal, aluminium; cuivre, etc. Ce Joint présente en section radiale sensiblement la forme d'un loange dont le grand axe ou corde est incliné d'un angle oC par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe 26 lorsque le Joint est au repos. De ce fait les rebords priphériquess intérieur et extérieur du Joint sont situés dans. deux plans parallèles différents. Avant le serrage de l'assemblage, les diamètres interne et externe du Joint sont sensiblement les mimes que le diamètres d1 et d2 des brides, un léger Jeu étant prévu pour le montage. La figure 2 montre le mame assemblage après la mise en place et serrage des boulons 16. Les faces 15, I6, I7, I8 des brides sont en contact, et les plans contenant le rebord du diamètre interne du Joint dl et le rebord du diamètre externe du oint d2 sont confondus. L'angle OC est nul et la compression radiale du Joint est maximale. Pour illustrer la compression radiale à laquelle le joint est soumis de par le doplacement axial des brides, la figure 3 représente le Joint à l'état initial de l'assemblage et la figure 4 le mê- me joint lorsque le serrage des brides est effectué. On notera à titre d'exemple que la longueur de la corde peut passer de 20 mm à l'é tat de repos à 17,3 mm dans la configuration comprimée. La figure 5 illustre le comportement de l'assemblage et permet la comparaison avec la technique antérieure. - la courbe A donne les-valeurs de l'effort de serrage f selon la technique antérieure. Cet effort est sensiblement proportionnel à la force y de compression du Joint. - la courbe B donne les valeurs de l'effort de serrage r selon l'ln- mention. Cette courbe est celle de l'exemple numérique de la page 2. On constate que l'effort de serrage f est 8 fois plus petit que celui de la technique antérieure. De plus cet effort devient nul lorsque l'assemblage -est effectué. Cette caractéristique particuMère permettra si on le désire de remplacer les boulons d'assemblage par des clips, circlips, intervenant en fin de serrage, ces moyens n'étant pas limitatif. Enfin, le Joint plein en matériau ductile représenté par la Figure 3 peut être remplacé dans un autre mode de réalisation, lorsque les conditions de service l'exigent, ( assemblage étanche soumis à la température, présence de gaz corrosifs, etc..) par un Joint (Figure 6 et 7) comportant une fime élastique interne z et une enveloppe ductile externe.3. Dans une première variante de ce mode de réalisation l'ame élastique interne est constituée par un ressort à spire Jointives présentant la section d'une ellipse aplatie. dont le grand axe rejoi gnant les rebords périphériques internes 64 et externe 65 fait avec un plan perpendiculaire à l'axe du Joint 26 un angle aigu o4 L'enveloppe ductile externe est de préférence métallique et réalisée par exemple en aluminium ou en cuivre. Dans une autre variante représentée par le figure 7,lue élastique interne est constituée par une lame de ressort comportant en section une partie centrale élastique incurvas et deux extrémités en arc de cercle définissant les rebords périphériques interne et externe du joint. La partie centrale incurvée favorise le flambage de cette partie lorsque la corde du profil est comprimez, il en résulte une réaction élastique de par le module d'élasticité élevé du matériau. Comme dans les variantes qui précèdent la corde du profil forme un angle aigu o La lame de ressort représentée Figure 7 peut atre réalisée par le découpage d'une couronne dans une plaque pour les petits diamètres, et par un profilé rabouté par soudure pour les joints de plus grandes dimensions. La face interne de l'enveloppe ductile est soit recouverte d'une pellicule de teflon, soit traitée par bain anodique de façon à ce que-le coefficient de frottement de l'åme élastique dans l'envelo- ppe ductile soit plus faible que le coefficient de frottement de l'enveloppe sur les brides pendant le serrage. Ceci afin de permettre à l' me élastique de glisser lors de la déformation du Joint, dans l'enveloppe ductile sans abîmer celle-ci. REVENDICATIONS 1. - Assemblage étanche pour conduit ou réservoir cylindrique comportant une bride mâle et une bride femelle entre lesquelles est placé un joint en forme d'anneau tronconique dont le diamètre intérieur et le diamètre extérieur sont situés dans deux plans parallèles différents, la déformation géométrique de ce Joint obtenue par le rapprochement des deux brides assure la compression radiale du Joint, le diamètre intérieur diminuant pendant que le diamètre extérieur augmente, l'étanchéité étant obtenue loraque les deux plans contenant les deux diamètres sont confondus. 2. - Assemblage selon revendiation 1 dont 1' anneau tronconique présente un profil dont l'épaisseur décroît à partir du diamètre moyen vers le diamètre intérieur et extérieur de l'anneau afin d'éviter le flambage du profil lors de sa déformation. 3. - Assemblage étanche selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le Joint est un Joint plein réalisé en un maté riau ductile. 4. - Assemblagé étanche selon les revendications 1 et 2 ca ractérisé en ce que le Joint comprend une âme élastique interne et une enveloppe ductile externe. 5. - Assemblage étanche selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'âme élastique est un ressort à spires Jointives présentant en section la forme d'une ellipse aplatie. 6. - Assemblage étanche selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'âme élastique est une lame de ressort en forme de couronne dont le profil est cambré pour permettre sa déformation suivant sa corde. 7. - Assemblage étanche selon les revendications 4 à 6 carac bérisé en ce que la face interne de l'enveloppe ductile est traitée de façon à ce que le coefficient de frottement de l'âme élastique dans l'enveloppe soit plus faible que le coefficient de frottement de la face externe de l'enveloppe ductile sur les brides. 8. - Assemblage étanche selon l'ensemble des revendications caractérisé en ce que les deux brides soient maintenues en contact au moyen de clips, ou circlips.