Brevet FR2570794A1 — publié le 19860328

"Dispositif de jonction entre tuyaux en fonte à bout male et à emboîtement" La présente invention est relative à un dispositif de jonction ou joint verrouillé entre deux tuyaux en fonte à bout mâle et à emboîtement pouvant présenter une déviation angulaire, l'un par rapport à l'autre. Plus particulièrement, l'invention concerne un joint verrouillé du type décrit dans la demande de brevet France n 78 31994 publiée sous le n 24 41121. Dans ce brevet antérieur précité, une masse de billes métalliques ou de grenaille est logée à l'intérieur de l'emboîtement de l'un des tuyaux dans un espace déformable fermé de tous côtés par une couronne à section en L cou- lissant avec un jeu radial dans l'ouverture d'une colle- rette d'entrée de l'emboîtement et dans le fond cylindrique de la cavité de l'emboîtement. Cette couronne à section en L prend appui sur une bague métallique fendue elle-même prenant appui sur un cordon de soudure solidaire du bout mâle, cependant que la garniture d'étanchéité est interpo- sée entre le bout mâle et l'emboîtement au voisinage du fond de l'emboîtement et de la tranche d'extrémité du bout mâle. Dans ce brevet antérieur, la masse de billes, par son aptitude à la déformation, permet une légère déviation an- gulaire de l'un des tuyaux par rapport à l'autre tout en conservant le verrouillage axial du joint, même après son montage. Dans ce brevet antérieur, la couronne précitée à section en L est fendue suivant une fente étroite à sou- der après son montage. Cette couronne fendue, servant à enfermer la masse de billes métalliques ou de grenaille à l'intérieur de l'emboîtement, est introduite dans son logement dans l'emboîtement par contraction jusqu'à ce qu'e]- le ait un diamètre suffisamment petit pour franchir la collerette d'entrée de l'emboîtement. Lorsque ce - 2 - franchissement est effectué, la contraction de la cou- ronne est relâchée, ce qui permet à la couronne de s'expanser librement et de reprendre son diamètre à l'état libre qui est supérieur au diamètre de ladite collerette d'entrée. Puis, ladite couronne est rigidi- fiée en soudant entre eux ses bords extrêmes qui cons- tituaient la fente. La fente est donc supprimée. Il en résulte que, en cas d'incident sur la con- duite et de nécessité d'examiner l'assemblage verrouillé des tuyaux, il faut découper cette couronne en vue de la retirer, et d'avoir accès à l'intérieur de l'emboîtement. Ce découpage à la scie et/ou au chalumeau risque d'abîmer les tuyaux de fonte. De plus, cette couronne fendue lors du montage, donc contractable et expansible uniquement lors du montage, puis rigidifiée après montage, ne permet pas de voir l'espace annulaire de logement des billes ou de la grenaille métallique. Enfin, suivant ce brevet antérieur, les billes ou la grenaille métallique sont introduites par un orifice radial traversant l'emboîtement de part en part. La demanderesse s'est posé le problème de réaliser un joint verrouillé du type décrit dans ce précédent brevet mais perfectionné en vue de permettre, en cas de besoin, le démontage de ladite couronne sans la dé- couper en plusieurs tronçons et sans risque de dété- riorer les tuyaux, de permettre de mieux voir l'espace intérieur de logement de la grenaille métallique dans l'emboîtement, et de permettre l'introduction de cette grenaille métallique dans l'emboîtement sans perforer la paroi de l'emboîtement. La présente invention a pour but un joint verrouillé qui résout ce problème. Selon l'invention, le joint verrouillé, pour -3- tuyaux en fonte de grand diamètre, comporte un bout mâle et un emboîtement, le bout mâle et l'emboîtement présen- tant des dispositifs d'appui en regard, le dispositif d'appui de l'emboîtement étant définie par une collerette inté- rieure de celui-ci,et le dispositif d'appui du bout mâle étant définie par une couronne d'appui appliquée par une face interne contre un épaulement radial dudit bout mâle, une masse incompressible, constituée par un ma- tériau granulaire, étant contenue dans un espace annu- laire, étanche audit matériau granulaire et formé par la surface interne de l'emboîtement et la surface ex- terne de la couronne d'appui, ledit joint étant carac- térisé par le fait que ladite couronne d'appui est cons- tituée par un anneau ouvert incomplet comportant une ouverture et présentant une élasticité suffisante pour être de diamètre variable, ledit anneau demeurant ouvert une fois le joint verrouillé grâce à des moyens mécaniques d'écartement interposés entre les deuxfaces radiales de ladite ouverture. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif. La fig. 1 est une vue partielle en coupe longitudi- nale du joint verrouillé selon l'invention, dans le cas d'un jeu maximum constitué par un diamètre externe mini- mal du bout mâle et une déviation angulaire maximale du bout mâle par rapport à l'emboîtement. La fig. 2 est une vue analogue à la fig. 1 illus- trant le joint verrouillé selon l'invention dans le cas d'un diamètre externe maximal du bout mâle. La fig. 3 est une vue en coupe illustrant la cou- ronne du joint verrouillé selon l'invention. La fig. 4 est une vue de face de la couronne du joint verrouillé selon l'invention. - 4 - La fig. 5 est une vue partielle en perspective avec arrachement illustrant le dispositif de blocage de la couronne du joint verrouillé selon l'invention. La fig. 6 est une vue en coupe partielle du dispositif d'écartement et de blocage de la couronne du joint verrouil- lé selon l'invention. Comme on le voit plus particulièrement aux fig. 1 et 2, le joint verrouillé selon l'invention est constitué d'un emboîtement 1 d'un tuyau T1 et d'un bout mâle 2 d'un tuyau T2, de diamètre externe D, pénétrant à l'intérieur dudit emboîtement 1, les deux tuyaux T1 et T2 étant co- axiaux d'axe XX sur la fig. 2 et légèrement déviés d'un axe a l'un par rapport à l'autre sur la fig. 1. L'emboîtement 1 présente à son extrémité une colle- rette intérieure 3, délimitée par des parois radiales 4 et 5, perpendiculaires à l'axe XX, de diamètre interne D1, définissant une ouverture cylindrique 6 de diamètre D1 et d'axe XX. L'emboîtement 1 présente également un épaule- ment 7, délimitant une ouverture 8 circulaire, de diamètre d nettement inférieur à D1 et supérieur au diamètre ex- terne maximal D du bout mâle 2. Ainsi, à l'intérieur de l'emboîtement 1, la collerette 3 et l'épaulement 7 déli- mitent avec une face cylindrique interne 10 d'axe XX de l'emboîtement 1, de diamètre D2 supérieur à Dl, une gorge 9. Au-delà de l'épaulement 7, côté fond de l'emboîtement 1, est logée une garniture d'étanchéité G de type connu à ta- lon d'ancrage et à corps d'étanchéité radialement comprimé. Ainsi, l'étanchéité du joint est assurée par la compression radiale de cette garniture entre la surface interne de l'emboîtement 1 et la surface externe du bout mâle 2. Il a été représenté ici une garniture à compression radiale mais d'autres types de garnitures, comme par exemple des garnitu- res alvéolées ou à lèvres, peuvent être aussi utilisés. Entre le bout mâle 2 et cet emboîtement 1 sont places, -5- à l'intérieur de la gorge 9, des dispositifs d'entretoisement constitués par une couronne 11 et un épaulement radial 12 (jonc ou bague d'appui) en appui axial sur le bout mâle 2, par exemple par l'intermédiaire d'une soudure 14 solidaire dudit bout mâle 2. Cet épaulement radial 12 (jonc ou bague d'appui) est constitué par une bague métallique fendue. Ce jonc 12, appliqué par sa surface cylindrique interne 13 contre la surface externe du tuyau T2, est, sur l'exemple représenté aux fig. 1 et 2, limité dans son coulissement a- xial, côté fond de l'emboîtement I, le long du tuyau T2,par le cordon de soudure 14. Dans un autre mode de réalisation, ce jonc 12 pourrait être placé à l'intérieur d'une gorge annulaire usinée à la surface externe du tuyau T2. Le diamètre externe D3, supérieur à D, de ce jonc 12, monté sur le bout mâle 2, est toujours inférieur, même dans le cas d'un dia- mètre externe maximal du tuyau T2 sur lequel il s'applique, au diamètre interne D1 de l'ouverture 6. Le jonc 12 présente par ailleurs une surface 15, coopérant par appui avec la couronne 11, cette surface 15 étant bombée, de très grand rayon de courbure, donc très proche d'un tronc de cône, et située du côté de l'ouverture de l'emboîtement quand le jonc 12 est monté sur le bout mâle 2. La couronne 11 est montrée séparément sur les fig. 3 et 4. Comme on le voit à la fig. 4, la couronne 11 est consti- tuée d'un anneau ouvert incomplet,présentant deux faces radia- les 24. L'élasticité de cet anneau est suffisante pour permet- tre d'obtenir un diamètre variable de cet anneau. Si l'on veut diminuer la raideur de celui-ci, on peut ménager des encoches réparties régulièrement à la surface externe de cet anneau. L'ouverture, constituée par l'écartement des faces radiales 24,est suffisante pour permettre l'interposition de moyens mécaniques d'écartement des faces radiales 24 de ladite ouverture. Comme représenté aux fig. 1, 2 et 3, la couronne 11 présente une section générale en forme de L. La -6- branche radiale du L, interne à l'emboîtement 1, est délimitée par deux surfaces radiales annulaires 16 et 17, reliées l'une à l'autre par une surface cylindrique 18 d'axe XX, en contact avec la face 10 de l'emboîtement 1; la face 16 présente une hauteur h correspondant à la hauteur H de la collerette 3. La branche. longitudi- nale du Lr d'axe XXr est donc perpendiculaire à la branche radiale du L, et limitée par deux surfaces cylindriques 19 et 20 d'axe XX, la surface cylindrique 19 étant appliquée contre la surface 6 de la collerette 3. Les surfaces perpendiculaires 17 et 20 de la cou- ronne 11il sont reliées l'une à l'autre par une surface tronconique 21 prenant appui sur la surface bombée 15 du jonc 12. La hauteur radiale totale E de la couronne est toujours inférieure à (D1 - D)/2 même dans le cas d'un diamètre externe maximal du bout mâle 2. Ainsi, et comme représenté aux fig. 1 et 2, les faces 16 et 19 de la couronne 11 et les faces 5 et 10 de l'emboîtement 1 délimitent un espace annulaire 22 à l'intérieur duquel est situé un matériau granulaire incompressible 23. Ce matériau granulaire 23 peut être en particulier constitué de grenaille de fer ou de billes d'acier inoxydable,dont la granulométrie, fonction des tolérances de fabrication et de montage du joint verrouillé, est de l'ordre de 1,5 à 2,5mm. On peut aussi utiliser du sable. Le volume de cet espace annulaire 22 est, comme on le voit aux fig. 1 et 2, fonction du diamètre externe du bout mâle 2 et de la déviation angulaire du bout mâle 2 par rapport à l'emboîtement 1. Il va maintenant être décrit le dispositif de main- tien de la surface 19 de la couronne 11 contre la surfa- ce 6 de l'emboîtement 1. Celui-ci est constitué au mo- yen d'un dispositif d'écartement 25 interposé entre les deux faces radiales 24 de la couronne 11. Une fois -7- que ladite couronne 11 a été appliquée par ces surfaces 18 et 19 contre les surfaces 10 et 6 de l'emboîtement 1 et par sa surface 21 contre la surface bombée 15 du jonc 12, la surface 19 -de la couronne 11 ayant alors un diamètre dl correspondant au diamètre D1 de la surface 6 de l'emboîtement 1, et les deux bords 24 ayant alors un écartement e (fig. 4), ce dispositif d'écartement impose à la couronne 11 un effort tangentiel qui empêche les deux faces radiales 24 de se rapprocher,empêchantdonc au diamètre dl de la surface 19 de diminuer et, par là même, mainte- nant en contact les surfaces 6 et 19, et, 18 et 10. Selon le mode de réalisation préférentiel, repré- senté aux fig. 5 et 6 (sur lesquelles les mêmes chifffes de référence désignent les mêmes organes que sur les fi- gures précédentes), ce dispositif d'écartement est cons- titué d'un vérin à vis 25 de type connu, de longueur réqlable qui, par chacune de ses extrémités, vient s'ap- pliquer à peu près perpendiculairement sur chacune des fa- ces radiales 24 de la couronne 11, une plaque 26 d'ob- turation de l'espace annulaire 22 pouvant être interposée entre chaque extrémité dudit vérin 25 et chaque bord 24 de la couronne 11. Ce vérin à vis est, par exemple, comme représenté fig. 6, constitué de deux tiges filetées 28 à pas inverses raccordées par un écrou double 29 à deux filetages à pas inverses dont la rotation dans un sens fait s'éloigner les deux tiges 28 l'une de l'autre entraînant un écartnement des deux faces radiales 24.Chaque plaque 26 est percée d'un trou 27 d'alimentation de l'espace 22 en matériau granulaire 23. Il va maintenant être décrit le montage du joint verrouillé selon l'invention. Apres avoir passé la couronne 11 au-delà du cordon de soudure 14, on place le jonc 12 derrière et contre le cordon de soudure 14 en appliquant la surface 13 du jonc 12 contre la surface externe du bout mâle 2. Puis, on 8 - rapproche la couronne 11 du jonc 12 et on rétreint la couronne 11 grâce à un câble fretteur ceinturant sur la surface 19 de ladite couronne 11 jusqu'à ce que le diamètre de la surface 18 soit inférieur au diamètre de la surface 6 et que le diamètre de la face 20 soit in- férieur au diamètre externe D3 du jonc 12. Puis, on amène la couronne 11 contre le jonc 12 en orientant son ouverture, formée par les deux faces radiales 24, selon la génératrice supérieure. Une fois ces opérations réalisées, on introduit le bout uni 2 et la couronne 11 à l'intérieur de l'emboîtement 1 dans la gorge 9. Puis, on libère la couronne 11 en ôtant le câble fretteur. Après cela, on place le vérin 25 et les deux plaques 26 contre les bords radiaux 24 de la cou- ronne 11 et on appuie, modérément,par écartement des deux faces radiales 24 grâce au vérin 25, les surfaces 18 et 19 de la couronne 11 contre les surfaces 6 et 10 de l'emboîtement 1. Une fois ceci réalisé, on pousse la couronne 11 cohtre le jonc 12, les surfaces 21 et 15 sont alors en contact sur toute leur périphérie. Les dispositifs d'entretoisement sont alors en place et on peut serrer fortement la cou- ronne 11 contre la surface interne de l'emboîtement 1 en achevant le serrage du vérin 25, c'est-à-dire en le manoeu- vrant de manière à-écarter au maximum les deux faces radia- les 24 de la couronne 11. On peut alors alimenter l'espace annulaire 22 en matériau granulaire 23 par les deux orifices 27 des plaques 26 selon un dispositif connu tel que, par exemple, décrit dans le brevet FR 2 441 121. Le verrouillage du joint est alors achevé. Si l'on veut démonter le joint verrouillé, il suffit de desserrer le vérin 25, de manière à laisser les faces radiales 24 de la couronne 11 se rapprocher élas- tiquement, la couronne 11 se resserre alors naturellement et le matériau granulaire 23 s'échappe de l'espace annulai- re 22. La couronne 11 peut alors être rétreinte de nouveau - 9 - et ressortie de son logement, le joint est alors déver- rouillé. Ainsi, grâce à une couronne 11 formée d'un anneau ouvert et incomplet et à extrémités susceptibles d'être écartées ou rapprochées, on réalise un joint verrouillé facile à monter, ne nécessitant pas l'utilisation de dis- positif de montage particulier, évitant le perçage de l'emboîtement pour alimenter l'espace annulaire 22 en ma- tériau granulaire 23,et pouvant de plus être démonté fa- cilement. Par ailleurs, ce dispositif permet de réaliser un joint verrouillé pour tuyaux en fonte à bout mâle et em- boitement qui peuvent être revêtus d'une résine Epoxy sans pour autant que le dispositif de verrouillage altère ce revêtement. Enfin, grâce à l'ouverture de la couronne 11, il est possible d'inspecter facilement l'intérieur-de l'emboite- ment une fois le joint monté et verrouillé. - 10 - REVENDICATIONS 1.- Dispositif de jonction entre tuyaux (T1, T2) com- portant un bout mâle (2) et un emboîtement (1), le bout mâle (2) et l'emboîtement (1) présentant des dispositifs d'appui (3, 11) en regard, le dispositif d'appui de l'emboî- tement (1) étant défini par une collerette (3) intérieure à celui-ci, et le dispositif d'appui du bout mâle (2) étant défini par une couronne d'appui (11) appliquée, par une fa- ce interne, contre un épaulement radial (12) dudit bout mâle (2), une masse incompressible (23), constituée par un ma- tériau granulaire, étant contenue dans un espace annulaire (22), étanche audit matériau granulaire, et formé par la surface interne (10) de l'emboitement (1) et la surface externe (19) de la couronne d'appui (11), caractérisé par le fait que ladite couronne d'appui (11) est constituée par un anneau ouvert incomplet comportant une ouverture et présen- tant une élasticité suffisante pour être de diamètre variable, ledit anneau demeurant ouvert une fois le joint verrouillé grâce à un dispositif d'écartement (25) interposé entre les deux faces radiales (24) de ladite ouverture. 2.- Dispositif de jonction selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'écartement (25) est constitué par un vérin à vis à deux tiges filetées à pas inversés (28) et un écrou de deux filetages à pas inversés (29). 3.- Dispositif de jonction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que deux plaques d'appui (26) sont respectivement interposées entre chacune des deux faces radiales (24) de l'ouverture de la couronne d'appui (11) et le dispositif d'écartement (25). 4.- Dispositif de jonction selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque plaque d'appui (26) est pourvue d'un orifice (27) permettant l'alimentation de l'espace annulaire (22) en matériau granulaire.