Brevet FR2572785A1 — publié le 19860509

La présente invention est relative à un joint d étanchéité à manchon fileté et à garniture d'étanchéité élastique pour le raccordement de tuyaux en fonte pourvus d'un revêtement. à leurs deux extrémités côté bout màle et côté emboitement, en résine époxy, à état de surface glissant, pour une canalisation d'eau chaude sous des pressions pouvant atteindre 30 bars. On connait des tuyaux en fonte à extrémités à brides assemblées par boulons avec interposition d'une garniture d'étanchéité annulaire élastique entre les brides. La garniture d'étanchéité est une rondelle découpée dans une feuille d élastomère toilée ou non. Les tuyaux en fonte sont laissés bruts de fonderie et ne sont pourvus d'aucun revêtement extérieur. Ces tuyaux et les joints d'étanchéité par lesquels ils sont assemblés sont utilisés pour des canalisations d eau ou d'hydrocarbure. Dans le cas où, pour se conformer à certaines exigences. de tels tuyaux de fonte à brides d'extrémités seraient revêtus à leurs deux extrémités d'un revêtement de résine époxy à état de surface glissant, et en particulier sur les faces ou tranches d'extrémités des brides en regard, le maintien en position convenable de la garniture d'étanchéité annulaire plate entre les brides. pendant le montage des boulons, serait difficile en raison du glissement de la garniture sur le revêtement. et, une fois le joint d'étanchéité monté, après serrage des boulons, le risque d'expulsion au moins partielle de la garniture d'étanchéite sous l'action de la pression de service donc le risque de fuites, serait élevé en raison de la possibilité de glissement de la garniture d'étanchéité sur la surface glissante de revêtement des faces ou tranches d extrémités des brides. Par ailleurs, le brevet français 1 287 351 décrit un procédé de raccordement de canalisations en matière plastique pour les adductions d'eauau les constructions d'oléoducs dont les extrémités cylindriques et lisses à raccorder sont munies de manchettes comportant des filetages males de sens inverse coopérant avec un manchon de raccordement pourvu de deux filetages femelles correspondants, de sens inverse, l-un à droite. l autre à gauche, séparés par un épaulement circulaire interne destiné à servir de butée entre les deux extrémités des tubes rapprochés par vissage -du manchon. La solidarisation des manchettes filetées avec les extrémités des tubes en matière plastique, et l étanchéite du raccordement sont assurées par une colle ou un vernis, sans utilisation d'une garniture d'étanchéité élastique. Les efforts axiaux de déboitement que peut supporter un tel raccordement sous l'action de la pression de service sont limités, et, l'emploi de canalisations en matière plastique pourvues de tels raccordements ne peut être envisagé que pour l'ad- duction d'eau sous des pressions ne dépassant pas quelques bar avec des diamètres inférieurs à 100 mm. En outre, de tels raccordements, du fait de l'emploi de la colle ou d'un vernis pour assurer l'étanchéité. ne se prêtent pas à un démontage en cas de défaut d'étanchéité et rendent les réparations difficiles car un produit adhésif, n'est efficace que s'il est appliqué sur une surface parfaitement propre, d'où un travail pénible et difficile de nettcy2ge des surfaces partiellement collées. Par conséquent, ni l'ur, ni l'autre de ces joints d'étranchéité connus n'apporte une solution satisfaisante au problème de l'assemblage étanche de tuyaux en fonte, à brides d'extrémité et à revêtement intérieur en résine époxy à surface glissante. avec interposition d'une garniture d'étanchéité élastique entre les brides. La présente invention a pour but de fournir un joint d'étanchéité qui résout ce problème. A cet effet, l'invention a pour objet un joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux en fonte à extrémités à brides ou collets et à revetement en résine époxy, à leurs deux extrémités, pour une canalisation d'eau chaude sous pression élevée, du type comprenant un manchon fileté intérieurement en deux filetages de pas inverses l'un de l'autre, l'un à droite, l'autre à gauche, séparés par une gorge de logement d'une garniture d'étanchéité annulaire interposée entre les extrémités des deux tuyaux, caractérisé en ce que les brides ou collets des tuyaux sont pourvus. sur leur périphérie, de filetages extérieurs, conjugués des deux filetages intérieurs du manchon,les filetages des brides ou collets étant de pas inverses, l'un à droite, l'autre à gauche, et venus de fonderie avec les brides ou collets, et en ce que la garniture d'étanchéité en élastomère présente un corps d'étanchéité interne, de section méridienne trapézoidale à grande base située du côté interne, vers l'axe de la garniture et à petite base située du côté externe de ladite garniture, prolongée du côté externe par un corps d'appui de la garniture sur le manchon, de section méridienne rectangulaire. et de largeur axiale correspondant à la largeur axiale de la gorge médiane du manchon, Grace à ce joint d'étanchéité, la garniture d'étanchéité annulaire est parfaitement maintenue en place, sans 'glisser sur la surface glissante du revêtement des tuyaux, à la fois lors du montage du joint et lorsque le joint d'étanchéité monté est soumis à la pression de service de la canalisation, ce qui assure l'étanchéité du joint même à des pressions élevées, de l'ordre de 30 bars. En d'autres termes, le joint d'étanchéité de l'invention empêche l'expulsion de la garniture lors de la mise en pression de la canalisation, malgré la pression élevée et malgré l'état de surface glissant du revêtement des faces d'extrémités des deux tuyaux. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés donnés seulement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig.l est une vue en coupe longitudinale des extrémités de deux tuyaux engagés dans un manchon de raccordement avec interposition d'une garniture d'étanchéité qui est encore à l'état libre - la Fig.2 est une vue partielle correspondant a la Fig.l du joint d'étanchéité de l'invention complètement monté. Suivant l'exemple d'exécution des Fig. I. et 2 le joint d'étanchéité de l'invention est destiné à raccorder les deux tuyaux Tt et T2 par leurs extrémités à collets ou brides A et B. Ces tuyaux TI et T2, en fonte, notamment en fonte à graphite sphéroidal, font partie d'une canalisation d'eau chaude sous pression élevée de l'ordre de 30 bars. ils sont pourvus sur toute leur surface interne, donc également sur leurs faces ou tranches d'extrémités. d'un revêtement de résine époxy à l'état de surface glissant. Conformément à l'invention. chaque bride ou collet A et B comporte sur sa périphérie un filetage male extérieur, respectivement Sa et 6b. Les filetages extérieurs 6 des brides ou collets A et B, venus de fonderie avec les brides elles-memes sont de pas inverses, l'un Sa à gauche, l'autre 6b à droite (sans usinage). Comme connu en soi, les deux tuyaux T1 et T2 sont destinés à être raccordés au moyen d'un manchon cylindrique 1 de raccordement, en fonte à graphite sphéroïdal. muni extérieurement de protubérances ou saillies ou nervures 7, par exemple au nombre de quatre servant de prises pour le vissage du manchon sur les filetages extérieurs 6a, 6b et muni intérieurement de filetages femelles 5 de pas inverses, l'un Sa, par exemple à gauche, l'autre Sb à droite. Ces filetages Sa, 5b sont complémentaires des filetages 6a, 6b extérieurs des brides A et B. Ils sont également venus de fonderie, sans usinage.Les filetages Sa, 5b sont séparés par une gorge circulaire transversale médiane 4, de profil méridien rectangulaire, de largeur axiale correspondant à celle d'une garniture d'étanchéité annulaire 2 en vue du logement de celle-ci. La gorge 4 est plus profonde que les filetages Sa, Sb, Comme connu en soi, la garniture d'étanchéité annulaire 2, élastique en matière élastomère, est destinée à être partiellement encastrée dans la gorge annulaire 4 du manchon 1 et à être interposée entre les tranches ou faces d'extrémités a, b. des brides A et 8 des tuyaux T1 et T2. Conformément à l'invention, au lieu d'être une rondelle plate, la garniture d'étanchéité 2 présente un corps d'étanchéité interne 2a de section méridienne trapèzoidale, à grande base située du côté interne, vers l'axe X-X de la garniture 2 et à petite base située du côté externe de la garniture 2. Ce corps trapézoïdal 2a est prolongé vers l'extérieur par un corps 3 d'appui de la garniture 2 sur le manchon 1, de section méridienne rectangulaire, et de largeur correspondant à la largeur de la gorge 4 du manchon 1; Le corps d appui 3 ayant une largeur annulaire sensiblement supérieure à la profondeur de la gorge 4, c'est seulement sur une frange de son pourtour qu'il est logé ou encastré dans la gorge 4.Par ailleurs, a l'état libre, la garniture d'étanchéité 2 présente une surface cylindrique interné de diamètre sensiblement supérieur au diamètre interne des cavités d'écoulement des tuyaux T1 et T2. Pour effectuer le montage du joint décrit ci-dessus (Fig.l et 2), on place la garniture d'étanchéité 2 dans la gorge interne 4 du manchon 1, en y encastrant son bord périphérique. Une grande partie du corps d'appui 3 et la totalité du corps d'étanchéité 2a font alors saillie à l'intérieur du manchon 1. On rapproche les deux tuyaux T1 et T2 coaxialement au manchon 1 et à la garniture d'étanchéité 2, suivant l'axe commun X-X. Le rapprochement doit être suffisant pour engager les filetages ex térieurs 6a, 6b des brides A et B dans les filetages intérieurs Sa, 5b du manchon 1. Puis en utilisant les protubérances 7, on visse le manchon 1 sur les brides A et B.Comme les filetages sont des pas inverses, et suivant un principe connu d'assemblage par visse et écrou, le râle d'écrou étant joué par le manchon 1, les brides A et B, donc les tuyaux T1 et T2 sont rapprochés l'un de l'autre. Les tranches d'extrémités a et b entrent en contact avec l'arête circulaire dù corps d'étanchéité 2a de la garniture 2 et commencent à comprimer axialement le corps d'étanchéité 2a, tout en l'allongeant radialement vers l'intérieur c'est å-dire vers l'axe X-X du fait de l'inclinaison des faces obliques ou tronconiques- du corps trapézoïdal 2a. Durant cette compression axiale, l'état de surface glissant du revêtement de résine époxy sur les faces d'extrémités a, 4. facilite le glissement des arêtes circulaires du corps d'étanchéité 2a ainsi que l'allongement vers l'axe X-X du corps 2a : mais la garniture d'étanchéité 2 reste parfaitement en place, entre les faces a, b et coaxialement aux tuyaux T1 et T2 du fait de son encastrement partiel dans la gorge 4 du manchon. Le vissage du manchon 1 est poursuivi jusqu'à ce que les faces a, b, des tuyaux T1 et T2 entrent en contact avec les faces du corps d'appui 3 qui opposent alors une résistance à une compression axiale supplémentaire, du fait que le corps d'appui 3 n'a pas d'espace pour s'expanser. Cette résistance étant ressentie, le vissage du manchon t est arrêté, Le joint d'étanchéité est ainsi complétement monté et la garniture d'étanchéité 2 est emprisonnée sans espace libre entre les tuyaux T1 et T2 et le manchon 1, sur ses surfaces en vis-à-vis des tuyaux raccordés et sur son pourtour logé dans la gorge médiane du manchon. Lorsque la conduite est mise sous pression d'eau chaude, par exemple de l'ordre de 30 bars, la pression s'exerce contre le surface intérieure à peu près cylindrique du corps d'étanchéité 2a qui, fortement comprime axialement, donc fortement applique et meme écrasé contre les faces a, b, ou tranches a, d, oppose un barrage à l'eau sous pression. Malgré l'état de surface glissant du revêtement résine-époxy sur les faces a, b. l'écrasement du corps d'étanchéité trapézoïdal 2a entre lesdites faces a, e, interdit tout glissement sous l'effet de la pression.En outre, l'encastrement de la frange périphérique du pourtour du corps d'appui 3 de la garniture 2 dans la gorge s de la garniture 2, et l'emprisonnement de la garniture 2 entre les brides A et B et la manchon 1 empêchent toute expulsion de la garniture 2 sous l'effet de la pression élevée, et maintient par conséquent le corps d'étanchéité 2a en application serrée contre les faces a, b, d'extrémités des tuyaux T1 et T2 même s'il y a le plus petit glissement sur les surfaces glissantes par b. Suivant un avantage du joint selon l'invention, la position de la garniture d'étanchéité 2 est parfaitement définie en coaxialité par rapport au manchon 1 et aux deux tuyaux TR et T2, grace- à la gorge de logement 4, ce qui évite toute précaution particulière pour centrer cette garniture 2 et tout dispositif spécial comme c'était le cas pour les joints intérieurs à brides et à boulons et å rondelles plates comprimés entre les brides Suivant un autre avantage, la frange péri phérique du pourtour de la garniture 2, et plus précisément du corps d'appui 3 étant logée dans la gorge 4 du manchon, la garniture 2 ne peut être expulsée ni décentrée lors de la mise en pression de la canalisation. Suivant encore un avantage, la forme tra pêzoidale du corps d'étanchéité 2a de la garniture permet de maintenir l'application avec serrage du corps d'étanchéité 2a sur les faces a, b, même s'il y a de légères irrégularités de surface de fonte brute de fonderie sous le revêtement résine-époxy et même s'il y a de légers écarts de parallélismes des faces a, b, des tuyaux en vis-à-vis. Enfin du fait que l'absence de boulons d'assemblage traversant les brides ou collets A, #B, le diamètre des brides A, B est sensiblement réduit par rapport aux brides des tuyaux de fonte de même diamètre intérieur, assemblées par boulons. Selon l - invention, le diamètre extérieur des brides ou collets A, B est aussi faible que possible c'est-à-dire à peine supérieur au diamètre de l'extrémité évasée par rapport au fut de chaque tuyau T1 et T2. Il en résulte une réduction avantageuse de l'encombrement radial, ce qui facilite le montage des joints en des lieux ou l'espace est restreint. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux (T1, T2) en fonte à extrémités à brides ou collets tA, B) et à revêtement en résine époxy, à leurs deux extrémités pour une canalisation d'eau chaude sous pression élevée, du type comprenant un manchon 11} fileté intérieurement en deux filetages (5a, 5b) de pas inverses l'un de l'autre, l'un à droite, l'autre à gauche, séparés par une gorge (4) de logement d'une garniture d'étanchéité (2) annulaire interposée entre les extrémités des deux tuyaux, caractérisé en ce que les brides (A, B) ou collets des tuyaux (T1, T2) sont pourvus, sur leur périphérie. de filetages (6a, 6b) extérieurs, conjugués des deux filetages (Sa, 5b) intérieurs du manchon,les filetages des brides ou collets étant de pas inverses, l'un à droite, l'autre à gauche, et venus de fonderie avec les brides ou collets, et en ce que la garniture (2) d'étanchéité en élastomère présente un corps d'étanchéité interne (2a), de section méridienne trapézoidale à grande base située du côté interne, vers l'axe de la garniture et à petite base située du côté externe de ladite garniture, prolongée du, cote externe par un corps d'appui de la garniture sur le manchon, de section méridienne rectangulaire, et de largeur axiale correspondant à la largeur axiale de la gorge médiane du manchon. 2. joint d'étanchéité suivant la revendication 1. caractérisé en ce que, à l'état comprimé, la garniture d'étanchéité (2) complètement emprisonnée sans espace libre entre les faces T2). 3. Joint d'étanchéité suivant la revendication 1. caractérisé en ce que, à l'état libre, la garniture d'étanchéité (2) présente une surface cylindrique interne de diamètre sensiblement supérieure au diamètre interne des cavités d'écoulement des tuyaux (T1, T2).