Brevet FR2565313A1 — publié le 19851206

La présente invention concerne l'obtention d'un joint étanche-continu entre le couvercle ou élément analogue d'un appareil chimique tel que réacteur, colonne, citerne, ou analo- gues, généralement émaillés, et le corps de cet appareil. On sait que,compte-tenu des conditions sévères, et notamment des températures élevées qui règnent dans les appareils chimiques, le maintien de l'étanchéité entre les éléments dont ils sont constitués est difficile à garantir. Différents moyens ont été proposés, pour compenser les déformations relatives entre les éléments d'un appareil émaillé. Un premier moyen a consisté dans l'emploi de cales en matière synthétique telle que de la "KLINGERITE" en forme de segments arrondis à section transversale en V, c'est à dire jouant le r8le de coins annulaires, mis en place tout autour de la zone de raccordement. Outre la difficulté de cette mise en place, ces segments présentent l'inconvénient de n'être utili- sables qu'une seule fois, ce qui impose d'en constituer un stock considérable. Un autre moyen plus pratique a consisté à injecter dans l'espace ouvert vers l'extérieur d'un joint à section en U inséré entre le couvercle et le réacteur une composition de résine synthétique pâteuse, par exemple du genre epoxy, se durcissant sur place, soit sous l'action d'un catalyseur et d'un accélérateur, soit sous l'action de la chaleur. La mise en oeuvre de ce moyen est plus simple et plus efficace que la précédente, et fait appel à des garnitures annulaires en amiante assurant une certaine souplesse au serrage, mais,.du fait de son manque d'élasticité, il subsiste l'inconvénient que d'une part ce joint ne peut être utilisé que dans la position dans laquelle il a été fabriqué, et d'autre part il ne peut plus être réutilisé en cas de changement de l'un des éléments entre lesquels il assure l'étanchéité notamment en cas de changement de couvercle. Ce procédé demeure donc peu économique. La présente invention concerne un procédé permettant d'éliminer ce dernier inconvénient et qui permet de créer entre deux éléments d'un appareil émaillé un joint d'étanchéité efficace et qui demeure réutilisable même après plusieurs dé- montages de l'appareil, et même en cas de changement d'un élé- ment. Selon l'invention ce joint est obtenu, par un procédé partiellement comparable au précédent, mais dans lequel le matériau injecté est un élastomère qui demeure relativement souple et élastique, de manière à se conformer constamment et de manière répétée à toutes les irrégularités de forme ou d'adaptation d'un élément sur le corps d'un appareil. Cet élastomère sera injecté dans un volume torique fermé vers l'intérieur et constitué par un joint à section en U ou en V en matériau tel que le TEFLON, résistant aux attaques chimiques, et son fluage vers l'extérieur au moment de sa compression entre les éléments sera évité par une couronne métallique comportant des nervures concentriques, placée dans le plan médian de ce joint, ces deux particularités étant par ailleurs déjà appliquées dans la technique précédente. Comme élastomère on utilise de préférence un matériau tel que celui commercialisée sous la marque "RHODORSEAL 5661" qui, tout en se présentant sous forme d'une pâte facile à travailler, présente après réticulation une résistance remarquable aux variations de température (entre-70 et + 300 o), une excellente résistance chimique et une faible déformation rémanente à la compression. La réticulation de ce composé intervient en 3 heures environ, étant entendu qu'avec un accélérateur, on dispose d'environ 30 minutes pour injecter le produit. Ce procédé peut être mis en oeuvre de diverses maniè- res, selon la nature et les dimensions du joint à créer. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on a illustré au dessin annexé: - figures I et 2: des joints conformes à la technique antérieure connue, mentionnée ci-dessus. - figure 3: un joint selon l'invention, du type injecté sur place, et figure 4: un joint selon l'invention, du type préparé à l'avance. - figure 5: une variante de constitution et de mise en place du joint selon l'invention. Sur ce dessin, la référence I désigne l'enveloppe en polytétrafuoroethylène (TEFLON), commune à tous les joints, et la référence 2 désigne la couronne métallique ondulée, également commune. Dans les joints connus, l'étanchéité était obtenue au moyen de garnitures souples 3-3', soit en matériau souple chargé d'amiante (figure 2), ou non chargé d'amiante (figure 1), les irrégularités étant rattrapées soit avec une cale 4, formant coin, en forme de segment circulaire, mise en place à force dans le joint, soit par injection d'une résine époxy 5, durcie sur place après fermeture du réacteur, les deux moyens présentant les inconvénients rappelés plus haut, liés à l'absen- ce d'élasticité des joints ainsi formés. Le procédé selon l'invention élimine ces inconvénients grâce à l'utilisation, conjointement à la couronne 2, d'un élastomère conservant son élasticité même après réticulation, et dans un intervalle très large de températures. Dans la première réalisation illustrée par la figure 3, l'élastomère 6 est injecté après mise en place du joint, et réticule sur place. Dans la seconde réalisation illustrée par la figure 4, l'élastomère est déposé successivement sur-chacune des faces de la couronne 2, et, après réticulation, l'ensemble constitué par le tore de matériau élastomère armé par la couronne est introduit dans l'enveloppe 1. On prévoit un bourrelet 7 dans le fond de ladite enveloppe pour éviter qu'elle ne soit endom- magée par le bord interne de la couronne. - Enfin on a illustré à la figure 5 une troisième réa- lisation de l'invention dans laquelle la couronne métallique 2 est omise, le joint se composant simplement de l'enveloppe 1 et de l'élastomère 6. Cette variante convient pour les joints de petit diamètre et sous des pressions relativement peu élevées. L'élastomère est soit injecté dans l'enveloppe, soit préparé à l'avance sous forme de boudin plastique. Cette variante pré- sente un très grand intérêt dans le cas des joints non apparents, donc non accessibles, puisque placés dans le col 8 d'un réac- teur 9, et qu'il était donc impossible de caler avec les procé- dés classiques rappelés ci-dessus. Ces trois réalisations de l'invention ne sont pas limitatives. Ainsi, en particulier, comme variante de la réalisa- tion de la figure 4, on peut préfabriquer séparément deux an- neaux en matériaux élastomères et les disposer de chaque côté de la couronne 2. Dans un tel cas, le bourrelet 7 peut égale- ment être préfabriqué séparément, puis introduit dans le fond de l'enveloppe 1 avant la couronne 2 et les deux anneaux d'élas- tomère, ou bien il peut être coulé sur place avant introduction de la couronne et des deux anneaux. Les exemples ci-après illustrent ces diverses varian- tes de l'invention. - Exemple 1. On peut remplacer par du RHODORSEAL 5661 les inserts de calage d'un joint connu-décrit ci-dessus, comportant une rondelle en acier ondulé et deux garnitures en amiante logées dans l'ouverture d'un tore en TEFLON à section en V ou en U ouvert vers l'extérieur, et ayant par exemple un diamètre de 1000 mm. Le tore en TEFLON étant en place sans serrage entre les deux éléments, avec la rondelle et- les deux garnitures, on injecte l'élastomère non réticulé de part et d'autre de la rondelle, et au bout d'environ 3 heures, on effectue le serrage des crampons du couvercle, et on ébarbe le bourrelet de 5 mm qui a flué vers l'extérieur. Grâce à l'élasticité de la résine, l'étanchéité sous 10 bars subsiste après plusieurs serrages et desserrages successifs des crampons. Exemple 2 On répète l'exemple 1, mais en ommettant les garnitures d'amiante. Dans ce cas on peut préparer le joint à l'avance, en déposant sut chaque face successivement de la rondelle d'acier ondulé isolée une couche d'environ 5 mm d'épaisseur de l'élastomère. Dès que la réticulation en permet la manipulation, c'est à dire au bout d'une heure environ, on place l'ensemble dans l'ouverture du U, pour éviter que la rondelle d'acier n'endommage le fond de l'U, on y dépose préalablement un bour- relet de résine élastomère et on lui permet d'amorcer sa réti- culation. Le comportement de ce joint est semblable à celui de l'exemple 1, après chauffage jusqu'à 200 C, avec des diamètres de réacteurs de 250 et 1000 mm. Exemple 3. On répète les exemples précédents, mais en omettant cette fois à la fois les garnitures d'amiante et la rondelle d'acier ondulé, dans la mesure toutefois o le diamètre du joint ne dépasse pas 350 mm et la pression n'excède pas 10 bars. L'élastomère est alors directement coulé dans le tore de TEFLON, ou encore préparé à l'avance dans un moule. Une épais- seur de 5mm est suffisante, ce qui est d'une grande utilité pour les joints non apparents, généralement logés dans une cuvette pratiquée dans la partie supérieure du réacteur, et qu'il est impossible de caler par les moyens classiques puis- qu'inaccessibles de l'extérieur. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la réalisation de joints pour appareils chimiques comportant, dans une enveloppe torique en polytétra- fluoroéthylène, une résine polymérisable sur place, caractérisé en ce que, dans le but de rendre ces joints réutilisables, ladite résine est un élastomère synthétique conservant une certaine élasticité dans un large intervalle de températures, sans présenter de déformation rémanente à la compression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère est injecté dans l'enveloppe déjà mise en place, et réticulé sur place. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le plan de symétrie horizontale de l'enveloppe est disposée une rondelle en acier ondulé sur les deux faces de laquelle est préalablement déposé l'élastomère, le fond de l'enveloppe étant protégé préalablement par un bourrelet de résine. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce qu'au surplus des garnitures annulaires en amiante sont noyées dans la résine. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des anneaux de résine élastomères sont préfabriqués à l'ex- térieur de l'enveloppe, puis introduits sous l'enveloppe de chaque c8té d'une couronne d'acier ondulé. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un bourrelet de résine élastomère est préfabriqué à l'exté- rieur de l'enveloppe et introduit dans celle-ci avant les an- neaux de résine élastomère et la couronne d'acier ondulé. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un bourrelet de résine élastomère est coulé dans le fond de l'enveloppe avant introduction des anneaux d'élastomère et de la rondelle d'acier. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la résine élastomère est un élas- tomère silicone monocomposant vulcanisant spontanément à la température ordinaire.