Brevet FR2540597A1 — publié le 19840810

La présente invention est relative à un joint d'étanchéité verrouillé entre éléments tubulaires a extrémité mâle pénétrant dans un emboîtement muni intérieurement d'une garniture circulaire d1étan- chéité. Elle s'applique aux tuyaux et raccords en fonte de tous diamètres mais, plus particulièrement, de manière avantageuse aux tuyaux ou raccords de diamètres supérieurs à 600 mm. Plus précisément encore, le dispositif de verrouillage de l'invention empêche tout déboîtement des produits tubulaires assemblés soumis à des pressions internes élevées qui ont pour effet d'engendrer des poussées axiales considérables au droit du joint pouvant entraîner un déboîtement du bout mâle hors de l'emboîtement. Afin d'élargir la gamme de ses produits et de mieux satisfaire à tous les besoins, la Demanderesse s'est posé le problème de créer un nouveau dispositif de verrouillage de joint qui, tout en réutilisant certaines caractéristiques avantageuses de ses précédentes inventions déjà brevetées, pourrait être réalise brut de fonderie, c'est- -dire sans usinage, autoriserait des déviations angulaires compatibles avec celles des garnitures élastiques d'étanchéité, et permettrait des assemblages in situ sans nécessiter d'outillage spécial ni faire appel à une main-d'oeuvre très qualifiée, le critère "poids de chaque composant" du dispositif de verrouillage étant également étudie, d'autant plus qu'il s'agit plus particulièrement de conduites de grands diamètres". La présente invention se rapporte aux tuyaux au raccords tubulaires en fonte possédant une extrémité mâle équipée, selon un moyen connu, d'un dispositif d'accrochage matérialisé par une bride venant prendre appui sur une bague d'arrêt butant elle-même sur une protubérance circulaire (cordon de soudure, par exemple) formée sur ladite extrémité mâle du tuyau, tandis que l'autre tuyau à accoupler possède un moyen d'accrochage connu également et constitue par un emboîtement possédant, à l'extérieur, une protubérance d'appui circulaire et échancrée régulierement sur sa périphérie afin de permettre un montage direct, du type baîonnette, du dispositif de verrouillage de l'invention. Dans le brevet FR-A 2 165 391, il est déjà connu de mettre en prise de verrouillage une contrebride sur un emboîtement grâce à un assemblage de type balonnette, mais cette contrebride possède une encolure circulaire continue prenant appui par une surface sphérique interne sur le profil sphérique d'une bague d'arrêt arrêté axialement sur une protubérance circulaire solidaire du bout mâle d'un tuyau. Une telle contrebride est d'un poids excessif pour de grands diamètres de canalisations, et, de par son caractère monobloc, rend difficile l'assemblage du joint. Dans le brevet FR-A 2 156 956, la contrebride d'appui sphérique es remplacée par une bague extérieure en deux segments assemblés, et, #entre la bague d'arrêt et la bague extérieure, sont interposées deux cales ou anneaux d'entretoisement juxtaposées à bases obliques adja centes et complementaires en vue de régler l'épaisseur totale des deux anneaux d'entretoisement. L'ensemble de ces deux anneaux, d'épaisseur réglable, est monté coaxialement au bout mâle et sert d'appui à la bague extérieure tronconique divisée en deux demi-bagues séparées par un plan méridien et assemblées par des oreilles. Cette bague ainsi formée coiffe d'autre part la protuberance circulaire de l'emboîtement et prend appui derrière lui.Un tel dispositif implique, avant toute opération de verrouillage, une mesure de l'angle de déviation des axes des éléments tubulaires à assembler afin de régler judicieusement l'épaisseur totale des anneaux d'entretoisement par rotation relative de leurs bases obliques l'une sur l'autre. De plus, et notamment lorsqu'il s'agit de grands diamètres, les pièces de verrouillage sont relativement lourdes et peu faciles -# mettre en place. La présente invention pose, pour les canalisations de grands diamètres, le problème d'un allégement des pièces de verrouillage et d'une plus grande facilité d'assemblag#e du joint verrouillé sans réglage préalable des espaces ou épaisseurs de calage ou d'entretoi -sement. Selon l'invention, ce problème est résolu en substituant. au moins à l'encolure de la contrebride une série de griffes d'accrochage ayant pour avantage d'alléger le poids de cette contrebride, allégement appréciable pour de grands diamètres, et ayant pour avantage d'offrir des facilités d'assemblage in situ en ce sens que le verrouillage s'opère grâce à des butées réglables lors du montage et non avant le montage (grâce à des boulons de serrage), un réglage individuel permettant une meilleure répartition des serrages en fonction des déviations angulaires entre les tuyaux assemblés, les boulons étant interposes entre griffes d'accrochage et bride folle de butée sur la bague d'arrêt portée par le bout mâle d'un tuyau. L'invention a donc pour objet un joint d'étanchéité verrouille pour tuyaux et raccords en fonte à bout mâle et a emboîtement, du type comportant, sur le bout mâle d'un tuyau, une protubérance annulaire, en butée sur cette protubérance, une bague d'arrêt en matériau rigide fendue sur toute sa largeur, ladite bague d'arrêt servant d'appui par une zone sphérique à unevbride folle entourant avec jeu ledit bout mâle, et l2emboîtement de l'autre tuyau servant de logement à une garniture d'etancheite élastique traversée par le bout mâle, et servant de moyen d'accrochage à au moins une pièce de verrouillage également en prise sur la bride folle, ledit emboîtement comportant encore une protubérance peripherique échancrée par des cannelures en vue d'un montage de type balonnette d'une pièce de verrouillage sur ladite protubérance, ce joint étant caractérisé en ce que les pièces de verrouillage comportent une multiplicité de griffes d'accrochage régulièrement réparties autour de l'emboîtement et en prise au moins indirectement sur ladite protubérance d'emboîtement à cannelures, lesdites pièces de verrouillage formant ponts entre la bride folle, montée sur le bout mâle d'un tuyau, et l'emboîtement d'un autre tuyau, des moyens de calage étant interposés entre lesdites pièces de verrouillage formant ponts et ladite bride folle. Suivant une caractéristique- dè l'invention, les pièces de verrouillage sont constituées par une contrebride unique entourant l'emboîtement mais prolongée par une multiplicité de griffes d'accrochage régulièrement réparties sur tout le pourtour de la contrebride et venant en prise indirectement sur la bride folle par l'interme- di-aire de moyens de calage constitués par des butées réglables. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description suivante, faite en référence aux dessins annexés donnés à titre $!exemple seulement et dans lesquels - la Fig. 1 représente en coupe longitudinale, radiale, un joint selon l'invention avec contre-bride à griffes et butées réglables ; - la Fig. 2 est une coupe transversale, suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, d'un détail de la Fig. 1 ; - la Fig 3 est une vue transversale partielle suivant la ligne 3-3 de la Fig. 7 - la Fig 4 est une vue de dessus d'un joint assemblé avec déviation angulaire d'un tuyau par rapport à l'autre ; la Fig. 5 est une vue partielle en perspective de la contrebride à griffes du joint de l'invention. Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Fig. 1 à 3, l'invention concerne un joint d'étanchéité entre deux tuyaux ou raccords en fonte à bout mâle et à emboîtement T1 et T2 d'axes XX. L'extrémité cylindrique mâle 1 du tuyau T1 pénètre a 1 'intérieur de la garniture élastique d'etancheite 2 captive de l'emboîtement 3 du tuyau T2. L'extrémité mâle 1 est pourvue, selon un moyen connu, d'une protuberance circulaire 4, soit venue de fonderie9 soit de préférence formée, par exemple, par un cordon de soudure (ou encore par une bague soudée) et sur laquelle vient prendre appui une bague circulaire d'arrêt 5 en matériau rigide fendue radialement sur toute sa largeur afin d'être susceptible d'une certaine expansion diamétrale lors de son montage. Lorsqu'elle est butée axialement sur la protubérance circulaire 4, la bague d'arrêt 5 offre une surface d'appui en zone sphe rique 6 au contre-profil d'appui 7 d'une bride 8 folle.La bride 8 est dotée sur sa périphérie d'au moins trois saillies ou oreilles 9 comportant chacune sur leur face opposée à la tranche d'extrémité du bout mâle 1 une empreinte ou cuvette cylindrique de guidage et d'appui 10 pour boulon. L'emboîtement 3 du tuyau T2 comporte une protubérance circulaire -11 échancrée en plusieurs cannelures 12 sur sa périphérie pour former un dispositif d'accrochage de type.baîonnette, à savoir que chaque cannelure 12 s'étend parallèlement à l'axe XX du tuyau T2 de la tranche d'emboîtement 13 à la base du versant d'appui 14. Sur les Fig. 1 à 3 paraissent les fonds 15 des cannelures 12 dont les génératrices sont parallèles à l'axe XX du tuyau T2. Sur un plan transversal à l'axe de révolution XX chaque fond 15 de cannelure 12 a un profil en arc de cercle d'axe XX de rayon r. Pour réunir un tuyau T1 à un tuyau T2 (ou raccord), on utilise une contrebride 16 formant pont entre l'emboîtement 3 et la bride folle 8. La contrebride 16 est constituée, d'une part, par une couronne circulaire 17 d'axe XX entourant l'emboîtement et, d'autre part, par des griffes d'accrochage 20 prolongeant axialement la couronne 17 en vue de venir en prise, au moins indirectement, sur la bride folle 8. Les griffes 20, par exemple au nombre de trois ou plus, sont régulièrement réparties sur tout le pourtour circulaire de la contrebride 16 dans un sens axial, au-delà de sa dimension axiale. La couronne 17 est échancrée intérieurement en cannelures 17a analogue à celles 12-15 pratiquées sur la protubérance circulaire 11 de ltembo;- tement pour coopérer avec ces dernières par un montage de type balonnette.Les cannelures 17a alternent avec des saillies 18 possédant une portée oblique 19 de profil correspondant au versant d'appui 14 de l'emboîtement 3. Au moins trois griffes 20 solidaires de la couronne 17 se répartissent sur la périphérie de cette dernière en prorection longitudinale au-delà de la couronne 17 proprement dite. Chacune des griffes 20 possède un corps de section transversale renforcée, par exemple en forme de T (Fig. 2), ou encore en forme de U, se projetant vers le tuyau T1 parallèlement à l'axe de révo- lution de celui-ci. Chacune des griffes 20 se termine par un crochet 21 (extrémité 21 recourbée à 90t vers l'axe du tuyau T1) et est traversée librement par un ou plusieurs boulons 22 juxtaposés (ou butées réglables) d'axes YY parallèles à l'axe XX de la contrebride 16 et du tuyau Tl. Chaque boulon 22 comporte un écrou 23 non tournant dont un pan prend appui sur l'intérieur de la griffe 20. En variante, les extrémités ou crochets 21 peuvent être tairau- dees pour recevoir des boulons 22 sans écrou. Le nombre, la forme et les dimensions des griffes 20 et butées réglables 22 sont déterminés en fonction du diamètre de la canalisation à verrouiller et de la pression de service régnant à l'intérieur de celle-ci. Pour assembler un tuyau T1 à un tuyau T2 avec le dispositif de l'invention, on engage la bride 8 coaxialement au tuyau T1 par la tranche 24 du bout mâle 1 la cuvette d'appui 10 de la bride 8 étant orientée vers l'extrémité opposée à la tranche 24. On déplace ensuite la bride 8 jusqu'au-delà de la protubérance circulaire 4 puis on la met en appui sur la génératrice supérieure du tuyau T1. Toujours par la tranche d'extrémité 24, et tandis qu'on la maintient en extension diamétrale, on introduit la bague d'arrêt 5 jusqu'au-delà de la protu bérance circulaire 4 et contre celle-ci, après avoir orienté sa portée sphérique 6 vers la surface d'appui 7 de la bride 8.Par la tranche 13 de l'emboîtement 3, on emboîte la couronne circulaire 17 sur la protuberance circulaire 11 en faisant glisser en translation les saillies 18 le long des cannelures 12, puis, après franchissement des cannelures 12 et de la protubérance 11, on fait pivoter la couronne 17 jusqu'à ce que chacun des versants d'appui 14 soit recouvert par les surfaces d'appui 19 des saillies 18. On engage ensuite le bout mâle 1 à l'intérieur de la garniture 2 de l'emboîtement 3 jusqu'au voisinage de la butée circulaire 25 après avoir oriente la bride 8 de telle sorte que ses oreilles 9 puissent passer entre deux griffes 20 consé cl ives lors de la pénétration axiale du tuyau T1 dans l'emboîtement du tuyau T2.Par rotation de la bride 8 autour de son axe de réo- lution, on amène chacune des oreilles 9 au droit des griffes 20 et des boulons (ou butées) 22, puis on serre ces derniers jusqu'à ce que l'on obtienne un verrouillage du joint aussi uniforme que possible, les surfaces d'appui 19 s#arc-boutant sur les versants 14 correspondants de l'emboîtement. Suivant l'exemple d'exécution de la Fig. 4, au lieu d'être assemblés co-axialement, les tuyaux T1 et T2 sont assemblés avec une légère déviation angulaire x permise, d'une part, par le jeu annulaire entre l'extrémité mâle 1 du tuyau T1 et le logement à l'intérieur de l'emboîtement 3 et, d'autre part, par la surface sphérique de contact entre la zone sphérique 6 de la bague d'arrêt 5 et le contre-profil 7 de la bride 8. Pour effectuer cet assemblage, on procède d'abord, comme dans le cas d'un assemblage coaxial : On engage, d'une part, la bride 8 et la bague 5 sur l'extrémité mâle 1 du tuyau Tl et, d'autre part, la couronne 17 de la contre-bride 16 sur l'emboîtement 3 du tuyau T2. Puis on engage le bout mâle 1 à l'intérieur de la garniture 2 de l'emboî- tement 3, d'abord coaxialement, ou avec le minimum de déviation angulaire, puis en déviant le tuyau T1 de l'angle voulu x par rapport au tuyau T2. Enfin, on oriente convenablement les oreilles 9 de la bride 8 par rapport aux griffes 20 de la contrebride 16 comme dans l'exemple du montage coaxial,-et l'on serre individuellement chaque boulon 22 en fonction de la distance de son extrémité l'oreille 9 correspondante. La Fig. 4 montre la protubérance des griffes 20 par rapport à la couronne 17 de la contrebride 16. La Fig. 5 en perspective montre également la saillie ou protubérance ou avancée des griffes 20 par rapport à la couronne 17 de la contrebride 16 ainsi que la protubérance des oreilles 9 par rapport à la périphérie de la bride 8. En offrant un appui aux boulons 22 sur une surface limitée aux oreilles 9, la bride 8 se trouve ainsi allégée. REVENDICATIONS 1.- Joint d'étanchéité verrouillé pour tuyaux et raccords en fonte à bout male (1) et- à emboîtement (3), du type comportant sur le bout mâle (1) d'un tuyau (T1) une protubérance annulaire (4), en butée sur cette protubérance (4) une bague d'arrêt (5) en matériau rigide fendue sur toute sa largeur, ladite bague d'arrêt (5) servant d'appui par une zone sphérique (6) une bride folle (8) entourant avec jeu ledit bout màle (1), et l'emboîtement (3) de l'autre tuyau (T2) servant de logement à une garniture d'étanchéité élastique (2) traversée par le bout mâle (1), et servant de moyen d'accrochage à au moins une pièce de verrouillage (17, 20, 21, 22) également en prise sur la bride folle (8), ledit emboîtement (3) comportant encore une protubérance périphérique (11) échancrée par cannelures (12) en vue d'un montage de type balonnette d'une pièce de verrouillage (17) sur ladite protuberance (11), ce joint étant caractérisé en ce que les pièces de ver rouillage (17, 20, 21, 22) comportent une multiplicité de griffes d'accrochage (20, 21), régulièrement reparties autour de l'emboitement (3) et en prise au moins indirectement sur ladite protubérance (11) d'emboîtement (3) à cannelures (12), lesdites pièces de verrouillage (17, 20, 21) formant ponts entre la bride folle (8) montée sur le bout mâle (1) d'un tuyau (T1) et l'emboîtement (3) d'un autre tuyau (T2), des moyens de calage (22) étant interposés entre lesdites pièces de verrouillage (17, 20, 21) formant ponts et ladite bride folle (8). 2.- Joint d'étanchéité verrouillé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les pièces de verrouillage (17, 20, 21) sont constituées par une contre-bride unique (16) entourant I'emboi- tement (3) mais prolongée par une multiplicité de griffes d'accrochage (20, 21i réparties sur tout le pourtour de la contre-bride (16) et venant en prise indirectement sur la bride folle (8) par l'interme diapre de moyens de calage (22) constitues par des butées réglables. 3.- Joint d'étanchéité verrouillé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de calage (22) interposés entre les griffes d'accrochage (20, 21) et la bride folle (8) sont des boulons (22). 4.-Joint d'étanchéité verrouillé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la bride folle d'appui (8) est dotée sur sa périphérie d'un certain nombre de saillies ou oreilles (9) comportant sur leur face opposée à la tranche d'extrémité du bout mâle (1) une empreinte ou cuvette cylindrique (10) de guidage et d'appui pour un moyen de calage (22). 5.- Joint d'étanchéité verrouille suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la contre-bride (16) comporte une couronne (17) en prise sur les cannelures (12) de la protubérance circulaire (11) de l'emboîtement (3) dans un montage de type balonnette, lesdites cannelures (17a) de la couronne (17) alternant avec des saillies (18) à portée oblique (19) de profil correspondant à un versant d'appui (14) de l'emboîtement (3) pour s'appliquer sur ledit versant (14). 6.- Joint d'étanchéité verrouillé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les griffes d'accrochage (20, 21) de la contrebride (16) ont une section transversale en T. 7.- Joint d'étanchéité verrouillé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les griffes d'accrochage (20, 21) de la contrebride (16) ont une section transversale en U. 8.- Joint détancheite verrouillé suivant les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que chaque griffe d'accrochage (20-21) à section en T porte une paire de boulons (22) de calage de part et d'autre de la jambe du T.