Brevet FR2551522A1 — publié le 19850308

La présente invention a pour objet un joint d'étanchéité télescopique pour tuyaux en fonte ou en amiante ciment, ou en chlorure de polyvinyle rigide, à bout male et emboitement, ayant des tolérances dimensionnelles de moulage relativement larges. Plus particulièrement, l'invention a trait à un joint d'étanchéité comprenant un moyen de centrage entre le bout mâle d'un tuyau et 1 emboitement du tuyau correspondant. On connait par le brevet FR-A 2 084 039 un joint d'étanchéité télescopique constitué de deux bagues interdépendantes, intérieure et extérieure, fondues en partie ou totalement en un ou plusieurs endroits. Ce joint est destiné à rigidifier l'assemblage du bout mâle et de 1 emboitement, malgré des écarts dimensionnels, et donc à interdire toute déviation angulaire ou flexion d'un tuyau par rapport à l'autre. D'autre part, on connait par le brevet allemand DE-PS 1 053 730 un joint d'étanchéité télescopique å dispositif de centrage comportant trois bagues interposées entre bout mâle et emboitement, et permettant le centrage du bout mâle dans cet emboitement, deux de ces bagues assurant l'étanchéité, la troisième fermant l'espace annulaire à l'entrée de cet emboitement. Mais ce dispositif de centrage rigidifie la liaison entre les deux tuyaux et ne permet aucune déviation angulaire entre eux du fait qu'il comporte deux zones circulaires coaxiales de centrage et d'appui, axialement espacées, entre bout mâle et emboitement. L'invention a donc pour but de réaliser un joint d'étanchéité équipé d'un moyen de centrage permettant de forts écarts dimensionnels tout en ménageant des possibilités de déviation angulaire ou de flexion entre bout màle et emboîtement. Le joint d'étanchéité visé par l'invention comprend une garniture d'étanchéité élastique apte à être serrée radialement entre le bout màle et l'em- boitement, ainsi qu'un moyen de centrage entre ce dernier et le bout mâle. Suivant 1 invention, le moyen de centrage est une bague élastique à surface interne cylindrique et à surface externe tronconique coaxiales aux tuyaux à assembler, ces surfaces se rejoignant suivant un bord circulaire dont le diamètre est inférieur au diamètre de l'entrée de 1 emboitement, tandis que le grand diamètre de la surface tronconique est supérieur à celui de l'entrée de 1 emboitement, la surface tronconique étant pourvue de cannelures circulaires coaxiales à la bague, de diamètres étagés d'un bord à 1 autre de ladite surface tronconique et agencées pour recevoir dans l'une d elles un cordon circulaire de diamètre correspondant formé à l'entrée de l'emboitement, et cette bague est munie de languettes inclinées radialement vers l'intérieur, en saillie par rapport à la surface cylindrique, ces languettes étant destinées à appliquer élastiquement la surface externe contre le cordon d'entrée de 1 emboitement, Ainsi, pour un emboitement de diamètre donné, le cordon d'entrée de celui-ci peut venir s'introduire dans la cannelure de diamètre correspondant de la bague, ce qui conjointement avec l'action des languettes élastiques qui se comportent comme des lames de ressort, permet de centrer le bout màle par rapport à 1 emboitement, sans que la bague de centrage ne soit comprimée, grace å la fonction de lame de ressort remplie par les languettes. Suivant une particularité de l'invention, les cannelures de la surface tronconique présentent chacune une section trapézoidale dont la grande base a une longueur supérieure à la largeur du cordon d'entrée de l'emboitement, afin de permettre l'introduc- tion de ce cordon dans la cannelure correspondante, et dont la petite base a une longueur inférieure à la largeur dudit cordon. La forme tronconique de la surface externe de la bague et le profil trapézoidal des cannelures avec la grande base de celle-ci située du côté de l'emboitement, facilite l'enfoncement de la bague dans l'emboitement d'une part, et empêche tout recul de la bague après sa mise en place d'autre part. En effet, l'un des côtés de la cannelure recevant le cordon d'emboitement fait office de butée anti-recul pour la bague, si l'on exerce une traction sur celle-ci ou sur le bout mâle du tuyau. D'autres particularités et avantages de 1 invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent plusieurs modes de réalisation non limitatifs. - la Figure 1A est une vue en demi-coupe axiale de l'assemblage de deux tuyaux en fonte du type à emboitement recevant un bout mâle, muni d'un joint d'étanchéité de type connu avec garniture à lèvres, le bout mâle ayant le diamètre minimum compte tenu des tolérances dimensionnelles prévues entre le bout mâle et 1 emboitement; - la Figure 16 est une vue en demi-coupe axiale analogue à la Figure 1A montrant un bout male de diamètre maximum engagé dans l'emboitement correspondant; - la Figure 2 est une vue de dessus en plan d'un mode de réalisation de la bague de centrage prévue par l'invention; - la Figure 3 est une vue en perspective de la bague de centrage de la Figure 2, à cinq cannelures dans cet exemple;; - la Figure 4 est une vue en coupe transversale suivant IV-IV de la Figure 2, mais montrant une variante à quatre cannelures seulement; - la Figure 5 est une vue en perspective partielle à échelle agrandie d'une des deux parties terminales en vis-à-vis l'une de l'autre d'une bague à trois cannelures et qui délimitent un secteur angulaire d'ouverture de celle-ci; - la Figure 6 est une vue en demi-coupe axiale illustrant le début de l'introduction d'un bout mâle de tuyau en fonte dans l'emboitement correspondant d'un autre tuyau, avant mise en place de la bague de centrage; - la Figure 7 est une vue en demi-coupe axiale analogue à la Figure 6 montrant la mise en place de la bague de centrage sur le bout mâle, avant introduction de cette bague dans l'emboitement; ; - la Figure 8 est une vue analogue à la Figure 7 montrant la bague de centrage partiellement introduite à l'intérieur de l'emboitement, après introduction du cordon d'entrée de celui-ci dans une des cannelures de la bague; - la Figure 9 est une vue en coupe axiale de l'assemblage d'un bout mâle et d'un emboitement avec le joint d'étanchéité correspondant et la bague de centrage, le bout mâle étant légèrement incliné sur l'axe de l'emboitement. On a représenté à la Figure 1A un bout mâle 1 d un tuyau en fonte d axe X-X engagé dans l emboite- ment 2 correspondant d'un autre tuyau 3 coaxial au bout mâle 1, pourvu d'un joint d'étanchéité 4 classique à lèvres 4a venant s'appliquer de manière étanche sur l'extrémité du bout mâle 1, Ce dernier a dans cet exemple, le diamètre minimum correspondant aux tolérances dimensionnelles prévues entre le bout male 1 et l'emboitement 2, de sorte que la lèvre 4a est appliquée sur le pourtour du bout mâle 1 avec une force élastique relativement faible. Par contre, à la Figure 16, le bout mâle 5 a le diamètre maximum possible pour celui de 1' emboite- ment 2 et pour les tolérances dimensionnelles entre ce dernier et le bout màle 5, la lèvre 4a étant de ce fait rabattue sur le bout màle 5 à peu près parallèlement à l'axe X-X du bout mâle 5 et du tuyau 3. On remarque que l'extrémité de l emboitement 2 est munie d'un cordon d'entrée 6 faisant saillie raidialement vers l'axe X-X, et contigu à une gorge 7 d'axe X-X. On décrira maintenant en se référant plus particulièrement aux Figures 2 à 4, le moyen prévu par l'invention pour assurer le centrage du bout mâle 1 dans l'emboîtement 2. Ce moyen est une bague 8 constituée dans cet exemple de la manière suivante : la bague 8, réalisée de préférence en une matière thermoplastique semirigide, telle que le polypropylène, est fendue et présente de ce fait une interruption ou ouverture O s'étendant sur un secteur angulaire convenable, par exemple 20 environ. La bague 8 présente une surface cylindrique interne 9 ainsi qu'une surface externe tronconique 11, ces deux surfaces étant coaxiales entre elles et d'axe X-X lorsque la bague 8 est en place. La surface interne cylindrique 9 de la bague 8 ou 18 ou 19 (Fig.4 et 5), est de diamètre tel que, lorsque la gorge de plus petit diamètre de la surface tronconique externe 11 de la bague 8 ou 18 ou 19 est engagée dans le cordon 6 de l'emboitement, il reste un jeu diamétral de l'ordre de 2 millimètres entre le bout uni de diamètre externe maximal et la surface interne 9 de la bague. La surface tronconique 11 présente un petit diamètre dl (Figures 2 et 7) inférieur au diamètre d de l'entrée de l'emboitement 2, tandis que son grand diamètre d2 est supérieur au diamètre d, comme on le voit en particulier à la Figure 7.De plus, la pente de la surface tronconique externe 11 est telle que, lorsque la gorge de plus grand diamètre de cette surface 11 est en place sous le cordon 6, le jeu diamétral, entre la surface externe du bout uni de diamètre minimal et la surface interne de la bague, soit d'environ 2 millimètres. Par ailleurs, suivant une particularité importante de 1 invention, la surface tronconique 11 est pourvue de plusieurs cannelures circulaires coaxiales à la bague 8 donc d axe X-X, au nombre de cinq (référencées 12 à 17 à la Figure 3) dans cet exemple. Les cannelures 12-17 sont étagées d'un bord à l'autre de la surface tronconique 11, et présentent chacune une section trapézoïdale dont la grande base, située du côté de l'emboitement 2, a une longueur L (Figure 4) supérieure à la largeur du cordon d'entrée 6 de l'emboitement 2, tandis que la petite base de chaque cannelure 13.... 17 a une longueur l inférieure à la largeur dudit cordon 6. On remarquera que, si la bague illustrée à la Figure 3 comporte cinq cannelures 13 à 17, la bague 18 de la Figure 4 en comporte quatre référencées 13 à 16, tandis que la bague 19 des Figures 5 et 7 en comporte trois référencées 13, 14, 15. En effet, le nombre de cannelures dépend de la tolérance à absorber au niveau du diamètre interne de 3?emboitement, ce nombre augmentant avec la largeur de la plage des tolérances. Dans chaque cas, la largeur de la grande base des cannelures est telle que le cordon 6 peut y être introduit sans difficulté, pour venir prendre appui sur le fond correspondant constituant la petite base de longueur 1. Selon une autre particularité, l'invention prévoit que la bague de centrage 8 (ou 18 ou 19) comporte une série de languettes 21 saillantes radialement vers l'axe X-X, à intervalles réguliers les unes des autres, de part et d'autre de l'ouverture ou interruption O de la bague. Les languettes 21, au nombre de huit dans l'exemple de la Figure 2, sont découpées dans la paroi cylindrique interne 9 de la bague 8, et inclinées radialement sur celle-ci à partir de leur base . Les languettes 21 sont donc obtenues à partir de la formation d'alvéoles longitudinaux borgnes 22 (Figure 4) débouchant sur la petite base de la surface cannelée 11, après élargissement des alvéoles 22 du côté de cette petite base, par pliage de leurs parois internes formant les languettes 21, qui convergent vers l'axe X-X. Suivant une autre particularité de l'inven tion, la bague de centrage 8 (ou 18 ou 19) est pourvue de deux languettes élastiques 23 agencées chacune sur un bord du secteur angulaire O d'ouverture de la bague. Les languettes 23 sont inclinées radialement vers l'intérieur de la bague 8, et sont obtenues aprés formation de deux alvéoles borgnes circulaires 24 dans les extrémités en regard de la bague 8 (ou 18, 19) et sur le côté intérieur desdites extrémités. Une fois ces alvéoles 24 ménagés, les parois intérieures de ceux-ci sont pliées radialement vers l'axe X-X de manière à former les languettes 23, qui résultent ainsi du pliage élastique des parties terminales en vis-à-vis de la surface cylindrique interne 9. Le joint d'étanchéité incorporant la bague de centrage 8, 18, 19 est monté de la manière suivante. La garniture d'étanchéité 4 étant en place au préalable dans l'emboitement 2 (Figure 6), on introduit axialement le bout mâle 10 dans l'emboitement 2, comme indiqué par la flèche F, et on l'enfonce dans l'emboitement 2 jusqu à ce que la lèvre d'étanchéité 4a s'applique sur celui-ci (Figure 7). Grâce à l'ouverture 0 en secteur circulaire de la bague 8, on introduit celle-ci radialement à cheval sur le bout mâle 1 (Figure 7), puis on fait coulisser axialement la bague (19 sur la Figure 7) les languettes 21 et 23 n'étant pas déformées, sur la surface du bout mâle 10. La surface tronconique extérieure 11 pénètre à l'intérieur de l'emboitement 2 grâce au fait que le diamètre dl de sa petite base est inférieur au diamètre d du cordon d'entrée 6 Ce coulissement axial de la bague 19 s'arrête lorsque le cordon 6 vient s'encastrer dans la cannelure de diamètre correspondant, par exemple la cannelure 14 dans l'exemple de la Figure 8, cette cannelure venant donc épouser le profil du cordon d'entrée 6.La pénétration de ce dernier dans la cannelure associée est rendue possible par une inclinaison convenable de la surface cannelée 11 sur l'axe X-X, cette inclinai son A étant par exemple de 20' (Figure 4). La bague 8 ou 18 ou 19 ainsi montée assure le centrage du bout mâle 1 dans l'emboitement 2. Cependant, après introduction du cordon 6 dans la cannelure correspondante 14, tout mouvement de recul de la bague 19 est interdit grâce à la section trapézoïdale de la gorge ou cannelure 14, dont le flanc situé vers l'intérieur de l'emboitement 2 s'oppose en effet à toute traction T exercée sur la bague 8 par le bout mâle 10, la bague 19 étant ainsi verrouillée sur le cordon d'emboitement 6 à profil conjugué de celui de la cannelure trapézoïdale 14. Une fois la bague 19 montée (Figure 8), les languettes 21 sont élastiquement appliquées sur le pourtour du bout mâle 10, sur lequel elles exercent une pression qui tend à maintenir la bague 19 appliquée contre le cordon d'entrée 6, les languettes 21 jouant alors le rôle de lame de ressort. Les deux languettes 23 s'appliquent également avec serrage élastique sur la paroi du bout mâle 10 comme des lames de ressort, et empêchent une déformation de type hélicoïdal de la bague (8, 18, 19), c'est-à-dire un décalage axial d'une rive par rapport à l'autre pouvant intervenir après le montage. De plus, une fois la bague de centrage mise en place, celle-ci n'est jamais comprimée du fait que les languettes 21, 23 fonctionnent comme des lames de ressort, et la surface tronconique cannelée 11 permet de faire légèrement basculer le bout mâle 10 sur 1 axe X-X de l'emboitement 2 sans affecter l'étanchéité du joint et sans que le cordon d'entrée 6 ne risque de sortir de sa cannelure 14 de réception (Figure 9). La bague d'étanchéité (8, 18, 19) selon l'invention présente encore d' aut#es avantages par rapport aux joints antérieurs connus. Ainsi grâce à la forme trapézoïdale des rainures ou cannelures 13...17 et à l'angle A sur l'axe X-X du cône dans lequel est inscrit la bague, l'enfoncement de cette dernière dans l emboitement 2 est facilité. Du fait que par ailleurs, les languettes 21 et 23 se comportent comme des lames de ressort, la bague n est pas comprimée radialement au maximum lorsqu elle est placée sur le cordon d'entrée 6 (Figure 8), ce qui permet des déviations angulaires importantes telles que celle illustrée à la Figure 9. Il convient également de noter que la section tronconique de la bague permet à son épaisseur introduite à l'intérieur de l'emboîtement 2, de varier suivant son enfoncement axial entre le bout mâle 10 et le cordon 6, ce qui autorise des écarts dimensionnels importants entre bout mâle et emboitement. Enfin, grâce au centrage du bout mâle par rapport à 1' emboitement, l'espace annulaire entre ceux-ci est constant et régulier, ce qui permet de diminuer le volume du joint d'étanchéité à lèves qui n'a plus à tolérer de larges écarts dimensionnels dus aux déplacements radiaux du bout mâle par rapport à l'emboîtement après la pose. On notera également les variantes d'exécution suivantes : à la place d'une garniture d'étanchéité à lèvres minces telle que 4, on peut prévoir une garniture de forme différente pourvu qu'elle soit susceptible d'être serrée ou comprimée radialement entre bout mâle et emboitement, par exemple une garniture torique, une garniture à lèvres unique, une garniture à bourrelet épais, évidée ou non par des alvéoles. REVENDICATIONS 1 - Joint d'étanchéité pour l'assemblage d'un bout mâle (1, 5, 10) de tuyau en fonte et d'un emboitement correspondant (2) d'un second tuyau en fonte, comprenant une garniture d'étanchéité élastique (4) apte à être serrée radialement entre le bout mâle (1, 5, 10) et l'emboitement (2) ainsi qu'un moyen de centrage (8, 18, 19) entre ce dernier et le bout mâle (1, 5, 10), caractérisé en ce que le moyen de centrage est une bague élastique (8, 18, 19) à surface interne cylindrique (9) et à surface externe tronconique (11) coaxiales aux tuyaux à assembler, la surface tronconique (11) présentant un petit diamètre (dl) inférieur au diamètre (d) de l'entrée de l'emboitement (2), tandis que le grand diamètre (d2) de la surface tronconique (11) est supérieur à celui (d) de l'entrée de l'emboitement (2), la surface tronconique (11) étant pourvue de cannelures circulaires (13, 14, 15, 16, 17) coaxiales à la bague (8, 18, 19) de diamètres étagés d'un bord à l'autre de ladite surface tronconique (11) et agencées pour recevoir dans 1 une d'elles un cordon circulaire (6) de diamètre correspondant formé à l'entrée de l'emboitement (2), et cette bague (8, 18, 19) est munie de languettes (21) inclinées radialement vers l'intérieur, en saillie par rapport à la surface cylindrique (9), ces languettes (21) étant destinées à appliquer élastiquement la surface externe (11) contre le cordon d'entrée (6). 2 - Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures (13-17) de la surface tronconique (11) présentent chacune une section trapézoïdale dont la grande base a une longueur (L) supérieure à la largeur du cordon (6) d'entrée de l'emboitement (2) afin de permettre l'introduction de ce cordon dans la cannelure correspondante (13, ou 14,...), et dont la petite base a une longueur (1) inférieure à la largeur dudit cordon (6). 3 - Joint selon la revendication 1, carac térise en ce qu'il comporte une série de languettes saillantes (21) radialement vers l'axe (X-X) de la bague (8, 18, 19) à intervalles réguliers les unes des autres, de part et d'autre d'une interruption (O) de la bague (8, 18, 19) sur un secteur angulaire déterminé permettant de monter la bague (8, 18, 19) sur le bout mâle {10) par ouverture élastique, ces languettes (21) étant découpées dans la paroi cylindrique interne (9) de la bague (8, 18, 19) et inclinées radialement sur celle-ci à partir de leur base. s - Joint selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est pourvu de deux languettes élastiques (23) agencées chacune sur un bord du secteur angulaire (O) d'ouverture de la bague (8, 18, 191. obtenues par formation d'alvéoles (24) dans les extrémités en regard de la bague (8, 18,19) et sur le côté intérieur desdites extrémités, puis pliage radial des parois intérieures des alvéoles (24) obtenus, c'est-à-dire des parois constituant les parties terminales en vis- -vis de la surface cylindrique interne (9) 5 - Moyen de centrage pour joint d'étanchéité de,tuyaux en fonte à emboitement, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une bague (8, 18, 19) conforme à l'une des revendications 1 à 4.