Brevet FR2573174A1 — publié le 19860516

La présente invention est relative à un joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux d'assainissement en amiante-ciment au moyen d'un manchon recevant les extrémités à bout uni des deux tuyaux avec interposition d'une garniture d'étanchéité en élastomère entre la surface externe de chaque bout uni et la surface interne du manchon dans lequel s'emboîtent lesdits bouts unis. L'invention concerne plus particulièrement un joint d'étanchéité, entre deux tuyaux d'assainissement en amiante-ciment, à bout uni, de diamètres externes voisins, mais inégaux, notamment dans le cas de la réparation d'une canalisation, au cours de laquelle, un tronçon neuf de tuyau doit être mis en place et assemblé de manière étanche, avec le reste de la canalisation, pour remplacer un bout de tuyau défectueux que l'on a découpé et enlevé. On connait par le brevet FR 675 620, une garniture d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux de même diamètre. Ladite garniture est constituée d'un corps externe et de deux ivres symétriques internes, séparées par une cavité à section méridienne en forme de T. Cette garniture, logée dans un collier de serrage externe est destinée à être appliquée de manière étanche, sur la surface externe des bouts unis des deux tuyaux à raccorder, chaque lèvre s'appuyant sur la paroi externe d'un des deux tuyaux, la cavité étant située au droit de l'espace séparant les tranches d'extrémités des deux tuyaux. Mais ce type de joint nécessite l'usinage, sur les surfaces externes de chacun des tuyaux à raccorder, de brides ou de gorges permettant au collier de serrage de se positionner, de s'appuyer axialement sur chaque tuyau et de verrouiller le joint en empêchant un déboîtement axial des tuyaux. Ce joint fonctionne en compression radiale et n'assure une étanchéité que grâce à ce verrouillage qui nécessite donc un positionnement parfait d'un tuyau par rapport à l'autre.Ceci nécessite en particulier un écartement précis des brides ou des gorges de chacun des deux tuyaux à raccorder puisque cet écartement doit correspondre à la largeur axiale interne du collier de serrage. Il est donc difficilement utilisable lors de la réparation d'une canalisation et de plus son verrouillage interdit toute déviation angulaire d'un tuyau par rapport à l'autre. Enfin l'usinage de brides ou de gorges présente l'inccnvénient d'affaiblir la paroi des tuyaux. On connait par le brevet US 2 871 031 un joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux en amiante-ciment de même diamètre. Ce joint est constitué d'un manchon présentant à sa face interne deux gorges annulaires, conçues pour loger deux bagues d'étanchéité annulaires, obliques et évidées de trous borgnes, destinées à être comprimées radialement sur la surface externe de chacun des tuyaux à raccorder. Mais dans ces types de raccords pour tuyaux, en raison de la compression radiale des bagues d'étanchéité sur les tuyaux, il est difficile de faire glisser un manchon muni de ses moyens d'étanchéité le long d'un tuyau pour libérer l'autre tuyau lorsque l'on veut remplacer ou réparer ce dernier. De plus, il est encore plus difficile de remettre le même manchon avec les mêmes garnitures d'étanchéité dans une position assurant de nouveau une étanchéité correcte une fois la réparation effectuée. Enfin dans le cas de canalisations en amiante-ciment, le diamètre externe des tuyaux peut varier de plusieurs millimètres pour un même diamètre interne, par exemple de 114 à 120 mm ou de 325 à 335 mm. Ceci entraîne donc des efforts d'introduction qui, dans le cas des joints à compression, peuvent atteindre des valeurs par trop dissuasives. Ainsi pour un tuyau en amiante-ciment d'un diamètre nominal de 200 mm, le diamètre externe pouvant varier de 217 à 226 mm, l'effort de ,pontage peut varier de 20 daN à 390 daN. De plus, à ces écarts dimensionnels peuvent s'ajouter des excentrations des tuyaux par rapport au manchon. La Demanderesse s'est donc pose le problème de créer un joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux d'assainissement en amiante-ciment, de diamètres externes voisins, du type comprenant un manchon et deux garnitures d'étanchéité annulaires en élastomère, s'appliquant chacune sur la surface externe d'un des deux tuyaux à raccorder, un tel joint permettant, notamment en cas de remplacement d'un tronçon de tuyau défectueux par un trançon neuf, une translation aisée du manchon et de ses garnitures d'étanchéité le long d'un des tuyaux pour libérer l'autre tuyau, puis une translation en sens inverse dudit manchon muni de ces dites garnitures qui ntendommage pas les garnitures qu'il contient et qui assure de nouveau une étanchéité correcte.En d'autres termes, la Demanderesse s'est posé le problème de créer un joint d'étanchéité permettant le simple remplacement d'une partie défectueuse d'un tuyau au lieu d'avoir a remplacer le tuyau tout entier. Ce problème est résolu par le joint d'étanchéité de l'invention. L'invention a pour objet un joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux d'assainissement de diamètres externes voisins, du type comportant un manchon et deux garnitures d'étanchéité, annulaires en élastomère, s'appliquant chacune sur la face externe d'un des deux tuyaux à raccorder, caractérisé en ce que une garniture présente deux levres, radialement internes à la garniture symétriques par rapport à un plan médian perpendiculaire à l'axe de la garniture séparées par une cavité annulaire, reliées à un corps externe, et dont les surfaces externes transversales forment en section méridienne un dièdre divergent par rapport à l'axe de la garniture, les deux levres se rapprochant l'une de l'autre par leur extrémité libre vers l'axe. Grâce à l'invention, il est facile de faire glisser le manchon sur l'un des tuyaux de l'assemblage pour dégager la partie défectueuse de l'autre tuyau de l'assemblage et pour remplacer ladite partie défectueuse par un tronçon neuf de tuyau puis de rétablir une jonction étanche. Grâce au joint d'étanchéité de l'invention, les efforts d'emmanchement sont réduits dans le cas d'un diamètre externe maximal du bout uni, tandis qu'une étanchéité satisfaisante est assurée dans le cas d'une excentration maximale du bout uni à l'interieur du manchon et d'un bout uni à diamètre externe minimal. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnes uniquement à titre d'exemple ncn limitatif. - la Fig. 1 est une vue partielle en coupe longitudinale illustrant les différents éléments constitutifs du joint selon l'invention avant l'assemblage de ces derniers ; - la Fig. 2 est une vue-partielle en coupe méridienne de la garniture d'étanchéité du joint de l'invention ; - la Fig. 3 est une vue partielle en coupe longitudinale illustrant le joint monté dans le cas d'un diamètre externe maximal du bout uni d'un tuyau et d'un diamètre externe minimal du bout uni de l'autre tuyau ; - la Fig. 4 est une vue en coupe lonsitudinale illustrant la translation d'un manchon muni de ses garnitures d'étanchéité sur l'un des tuyaux raccordés pour effectuer une réparation de l'autre tuyau ;; - la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant le joint de l'invention obtenu après une translation dans un sens inverse de celui de la Fig. 4. Les Fig. 6 et 7 sont des vues en coupe longitudinale illustrant la réparation d'une canalisation préexistante par introduction d'un tronçon neuf de tuyau à la figure 6 et assemblage de ce tronçon neuf avec les tuyaux voisins préexistants, à la figure 7. Il va maintenant être décrit dans le détail les différentes parties constitutives du joint selon l'invention. Comme on le voit plus particulièrement aux Fig. 1 et 3, le joint d'étanchéité selon l'invention est constitue de deux garnitures d'étanchéité G1, G2, identiques, logés à l'intérieur d'un manchon M d'axe XX et venant s'appliquer de façon étanche contre les surfaces externes de deux tuyaux T1 et T2, par exemple en amiante ciment, et d'axe XX. Comme représentée plus particulièrement à la Fig. 2, chaque garniture G1, G2 est une bague annulaire d'axe X-X de section méridienne de forme générale trapézoîdale, à grande base située du côté externe de la bague Gl, G2 et à petite base située du côté interne du côté de l'axe XX de ladite bague G1, G2. Cette garniture G1, G2 symétrique par rapport à un plan médian P perpendiculaire à l'axe X-X, est constituée d'un corps 1 externe perpendiculaire au plan P et de deux lèvres 2, prolonSeant radialeirent le corps 1 dans le sens interne, symétriques par rapport au plan P, séparées par une cavité annulaire 3. Le corps sterne 1 est limité par une surface 4 cylindrique d'axe X-X, de diamètre C1 et de longueur axiale L, et par deux faces planes 5 en forte de couronne, de diamètre interne D. Chaque face 5 est reliée la lèvre 2 qui la prolonge radialement dans le sens interne par un épaulement 6 perpendiculaire à ladite face 5. Chaque levre 2 est limitée par une surface tronconique externe 7, de diamètre D4. La section méridienne de la garniture G montre, Fig. 2, que les surfaces externes transversales 7 forment entre elles un dièdre divergent en s'éloignant de l'axe X-X de la bague Gl, G2. Chaque surface 7 est limitée, du côté intérieur de la bague G1, GZ, par une surface cylindrique 8 de diamètre D4. Chaque levre 2 est limitée intérieurement par une face plane 9, une surface 10 tronconique et une face ll plane, les faces 9 et 11 étant perpendiculaires à l'axe X-X. Par ailleurs les surfaces 10 des deux lèvres 2 délimitent entre elles en section transversale, Fig. 2, un dièdre intérieur divergent en s'éloignant de l'axe X-X, ce dièdre ayant un angle supérieur à celui du dièdre extérieur formé par les deux surfaces 7. Ainsi et comme représentée à la Fig. 2 la section d'une lèvre 2 par un plan méridien présente une épaisseur de valeur minimale vers l'intérieur (vers l'axe XX), c'est-à-dire un étranglement à l'intersection circulaire des surfaces 9 et 10, ce qui est avantageux comme on le verra plus loin, et un bourrelet 7, 8, 10,11 à l'extrémité libre (vers l'axe XX). Par ailleurs l'écartement des faces 11 de chaque lèvre 2 est d'une valeur (a) faible ce qui est également avantageux comme on le verra plus loin. Ainsi les faces 9 des deux levures 2 délimitent une cavité borgne annulaire 3, d'axe X-X et de longueur axiale (h), en fond de cavité qui se rétrécit par les faces 10 des deux levres 2 et s'ouvre à l'extérieur par les faces ll des deux lèvres 2 du côté interne de la garniture G. Cette cavité borgne annulaire 3 est limitée au fond du côté du corps 1 par une surface 12 d'axe de révolution X-X, cylindrique de diamètre D2 sur la Fig. 2, mais pouvant présenter un profil méridien courbe au lieu d'être droit. Comme représenté, par exemple, à la Fig. 1, le manchon M est de forme externe cylindrique d'axe X-X. Sa face interne est constituée par une surface cylindrique 17, de diamètre dl supérieur au diamètre externe maximal d'un bout uni, relié à deux autres surfaces cylindriques 14, de diamètre d2 supérieur à dl et correspondant au diamètre D3 de la surface 6 de la bague G, par deux épaulements circulaires 15, de hauteur radiale (e). Chaque surface 14 est d'une longueur axiale P supérieure à la longueur ((03 D4)/2) d'une lèvre 2 de la garniture G. De plus, l'espace compris entre les surfaces 14-15 et la paroi externe du tuyau emmanche, T1 ou T2 (ou T3 ou T4) permet le logement des deux lèvres d'une garniture G1, G2 même dans le cas d'un diamètre externe maximal du tuyau à raccorder (Fig. 3). Le manchon M présente par ailleurs, à proximité de ces extrémités, deux gorges annulaires, chacune constituée par une face cylindrique 16, de diamètre d3 supérieur à d2 et correspondant au diamètre Dl de la face 4 de la garniture G, et de longueur axiale (1) correspondant à la longueur axiale L de la face 4 de la garniture G, et par deux épaulements 17 perpendiculaires à l'axe X-X, de hauteur (h) correspondant à la longueur radiale ((D1-D3J/2) de la face 5 de la garniture G. Enfin le manchon M se termine, à chacune de ses extrémités, par une face cylindrique 18 de diamètre d2. Les surfaces cylindriques 13, 14, 16 et 18 sont toutes d'axes XX. L'espace annulaire entre la surface 18 interne du manchon M et la surface cylindrique externe du tuyau (T1, T2), est au moins égal à la profondeur radiale h de la gorge annulaire 16 ou 17 dans le cas d'un tuyau (T1, T2) de diamètre externe maximal et est même largement supérieur à la profondeur h dans le cas d'un tuyau (T1, T2) de diamètre externe minimal. Il va maintenant etre décrits le montage et le fonctionnement du joint. Comme décrit précédemment, chaque gorge du manchon (M), constituée par une surface 16 et deux faces 17, est de dimensions telles qu'elle permet le logement du corps 1 d'une garniture G. Après avoir introduit chaque garniture (G1,G2) dans chacune des deux gorges de logement du manchon M (Fig.l), on introduit les deux tuyaux à raccorder (T1 et T2) dans le manchon M. Chaque tuyau vient en contact avec les deux lèvres 2 d'une garniture (G1 et G2) qui viennent alors s'appliquer ccntre la surface externe du tuyau (T1, T2) en s'étirant axialement, dans l'espace défini par les surfaces 14 et 15 du manchon M et la surface externe du tuyau sur lequel elles s'appliquent, dans le sens de l'introduction du bcut uni (Fig. 3). L'écartement (a) des deux lèvres 2 étant faible, la lèvre 2a située du côté extérieur du manchon M vient rapidement s'appliquer contre la lèvre 2b située du côté intérieur, délimitant alors une alvéole 19 à volume variable, fonction du diamètre externe du tuyau à raccorder, constituée par la cavité 3 de la garniture G1, G2 (Fig. 3). La compression radiale de chaque garniture G1, G2 est faible. En fonctionnement normal, une canalisation d'assainissement n étant jamais complètement emplie d'eau, la simple application des lèvres 2 des garnitures G1, G2 sur les tuyaux T1, T2 et de leurs corps sur le manchon M suffit à empêcher l'eau d'égout de s'échapper de la conduite. En cas d'obturation de la conduite, si celle-ci vient à se remplir complètement d'eau, et si la pression atteint par exemple une valeur de 1,5 bar, l'eau sous pression tend à écarter les lèvres 2 l'une de l'autre et les appliquer davantage sur le tuyau Tl (lèvre 2a) et le manchon M (lèvre 2b), dans le cas d'un diamètre externe maximum du tuyau T1 (garniture Gl), les lèvres 2a, 2b ont alors une position presque parallèle à l'axe XX.Par contre, dans le cas d'un diamètre externe minimal du tuyau T2 (garniture G2), l'eau sous pression tend à appliquer davantage la lèvre 2b sur le tuyau T2 et sur la lèvre 2a, les deux lèvres ont alors une position presque perpendiculaire par rapportà l'axe XX. Dans ce cas d'un tuyau T2 de diamètre externe minimal, la lèvre 2a est elle-meme appliquee davantage sur le tuyau T2. Ainsi l'eau sous pression dans la conduite tend à renforcer l'action d'etancheité des garnitures G1, 62. Par ailleurs, les garnitures G1, G2 font aussi obstacle à l'entrée dans la canalisation d'assainissement des eaux extérieures à la conduite. Par ailleurs, et comme le montrent les figures 3, 4 et 5,#la zone de section minimale, ou d'étranglement, d'une levre 2, constituée par la ligne circulaire d'intersection des surfaces 9-10 de ladite mièvre, facilite l'articulation du bourrelet d'extrémité 7-8-10-11 de la lèvre 2a située du côté extérieur du manchon par rapport au reste de la lèvre 2a pcur venir encore plus rapidement en contact avec la lèvre 2b située du côté intérieur du manchon. Il va être ir#intenant décrit le montage du joint lors d'une réparation sur la conduite (Fig. 4, 5, 6, 7).-La réparation consiste, par exemple, à sectionner et enlever des bouts de tuyaux (T3, T4) défectueux. Lorsqu'une réparation est nécessaire sur l'un des deux tuyaux raccordés, par exemple T2, on peut faire glisser le manchon M de l'invention muni de ses garnitures G1 et G2 le long d'un des tuyaux, Il sur la figure 4, suivant la flèche f, afin de degager, ou libérer, le tuyau T2 sur lequel on veut effectuer une réparation. Cette translation entraîne un changement d'orientation des levres de la garniture G2 du tuyau T2 à réparer.Ces ivres prennent alors liorientation des lèvres de la garniture Gl située sur le tuyau demeure intact et se logent dans l'espace défini par la surface externe du tuyau Tl et la surface 18 du manchon M (Fig 4), ce changement d'orientation s'effectuant quand la garniture G2 franchit l'espace entre les tranches d'extrémité des tuyaux T1 et T2. Puis une fois la réparation effectuée sur le tuyau T2, on remet le tuyau T2 en place et on opère une translation du manchon M en sens inverse de la flèche f de la Fig. 4 Ceci entraîne de nouveau le changement d'orientation des deux lèvres de la garniture G2 (Fig. 5) qui ont une orientation inverse de celle décrite dans l'étape précédente illustrée Figure 4, les lèvres 2 de la garniture G2 retrouvant leur orientation initiale telle que préalablement décrite Fig. 3. Comme on le voit aux Fig. 6 et 7, le montage du joint de l'invention est identique lorsque llon découpe un tuyau d'une canalisation pré-existante, pour ôter une section défectueuse de ce tuyau, laissant alors sur site deux tronçons en bon état T3 et T4. Il suffit alors d'utiliser deux manchons, M3 et M4, selon l'invention, munis de leurs garnitures d'étanchéité, et de faire glisser chaque manchon (M3, M4) sur chaque tronçon (T3, T4), comme décrit préalablement Fig. 4, puis de replacer entre les deux tronçons T3 et T4 demeures sur site un tronçon neuf S d'une longueur correspondant à celle de la section défectueuse découpée (Fig. 6).Ensuite, une translation, d'axe XX, de chaque manchon tMss, M4), est opérée en direction du tronçon S afin de réaliser deux assemblages étanches ou joints d'étanchéité entre le tronçon S rapporté et les deux tronçons, T3 et T4, demeurés en place. Ainsi grâce à la cavité 3 le caoutchouc comprimé de la lèvre externe 2a de la garniture G1, G2 peut se loger sans déformer la lèvre interne 2b.Ceci permet de réduire considérablement la variation de l'effort d'emmanchement en fonction du diamètre externe du tuyau à raccorder car la faible compression radiale de la garniture d'étanchéité lors de l'emmnanchement varie peu en fonction des variations du diamètre externe du tuyau.Ainsi pour un tuyau de diamètre interne de 150 mm, l'effort d'emmanchement varie seulement de 60 à 165 daN selon le diamètre externe du tuyau dans la limite des tolérances dimensionnelles, alors que dans un joint d'étanchéité oû la forme de chaque garniture d'étanchéité est telle que l'emmanchement provoque une compression radiale de la garniture, toutes choses égales par ailleurs, l'effort d'emmanchement varie dans des proportions beaucoup plus importantes, selon le diamètre externe du tuyau à raccorder, dans les limites des tolérances dimensionnelles. Par ailleurs la garniture d'étanchéité G 1, G2 étant symétrique, l'orientation des levres 2 n'a pas d'influence sur le montage du joint. Ceci permet de l'utiliser facilement lors de la réparation d'une canalisation où comme cela est illustré aux Fig. 4, 5, 6 et 7 les levres de la garniture G2, en contact avec le tronçon réparé, sont orientées dans un sens puis dans l'autre, sans que cela les cisaille ou augmente les efforts d'emmanchement. Enfin les logements ménagés par les surfaces 14 et 18 dans le manchon M de part et d'autre de la garniture d'étanchéité Gl, G2 permettent à celle-ci de s'étendre axialement dans les deux directions sans cisaillement des lèvres 2 en particulier lors de la réparation d'une canalisation où la translation du manchon M le long des tuyaux Tl, T2 ou T3, T4 est nécessaire. Enfin le faible écartement (a) des deux lèvres 2a, 2b d'une garniture G1, G2 permet d'obtenir un effet de ressort de la deuxième lèvre 2b pratiquement immédiatement après le début de l'introduction du bout uni, Tl ou T2, ou T3 ou T4, dans le manchon, ce qui permet alors d'obtenir une bonne étanchéité même dans le cas d'un diamètre externe minimal du bout uni Tl, T2, T3 ou T4. REVENDICATIONS 1.- Joint d'étanchéité pour le raccordement de deux tuyaux d'assainissement de diamètres externes voisins, du type comportant un manchon (M, M3, M4) et deux garnitures (Gl et G2) d'étanchéité, annulaires en élastomère, s'appliquant chacune sur la face externe d'un des deux tuyaux à raccorder, (T1-T2, T3-T4), caractérisé en ce que une garniture (G1, G2) présente deux lèvres (2), radialement internes à la garniture (G1, G?) symétriques par rapport à un plan médian (P) perpendiculaire à l'axe (XX) de la garniture (gel, 62) séparées par une cavité annulaire (3), reliées à un corps (1) externe, et dont les surfaces externes transversales (7) forment en section méridienne un dièdre divergent par rapport à l'axe (XX) de la garniture, les deux lèvres (2) se rapprochant l'une de l'autre par leur extrémité libre vers l'axe (XX). 2.- Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des lèves (2) d'une garniture (G1, G2) est limitée intérieurement, sur une partie de sa surface, par une surface (10) tronconique d'axe (XX), une section méridienne de ces deux surfaces (10) formant un dièdre divergent en s'éloignant de l'axe (XX) de la garniture (G1, G2). 3.- Joint d'étanchéité selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dièdre forme par la section méridienne des deux surfaces (10) est d'un angle supérieur à celui formé par la section méridienne des deux surfaces (7). 4.- Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace annulaire compris entre les surfaces (18) et(15) du manchon (M) et la surface externe d'un bout-uni d'un tuyau (T1, T2, T3, T4) de diamètre maximal, est d'une longueur axiale (P) supérieure à la longueur radiale d'une levure (2) et d'un volume supérieur au volume des deux levres (2) d'une garniture (G), après compression radiale et étirement axial desdites lèvres à la suite de l'introduction d'un tuyau (T1, T2, T3, T4), de diamètre externe maximum. 5.- Joint d'etancheite selon la revendication 1, caractérise en ce que l'espace annulaire compris entre la surface (18) et: la surface externe d'un tuyau (Tl, T2, T3, T4) est au moins égal à la profondeur radiale (h) de la gorge circulaire (16-17), de logement d'une garnniture d'étanchéité (G1, G2). 6.- Joint d'étancheité selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cavité annulaire borgne (3), séparant les deux lèvres (2) de chaque garniture (G1, G2) se réduit à une alvéole (19) une fois les tuyaux (T1 et T?) introduits dans le manchon (M).