Brevet FR2672372A1 — publié le 19920807

DISPOSITIF DE JONCTION ETANCHE ENTRE DEUX TUYAUX CYLINDRIQUES L'invention a pour objet un dispositif de jonction étanche entre deux tuyaux cylindriques que l'on réunit par emboîtement à leurs extrémités et s'applique spécialement, mais de façon non limitative, à la jonction de canalisations en béton. Les conduites de circulation de fluide de grande dimension sont souvent réalisées à partir de tuyaux, en métal ou en béton, emboîtes les uns dans les autres. A cet effet, chaque tuyau est muni à une extrémité d'un about femelle constitué d'un élargissement limitant un logement interne et, à son autre extrémité, d'un about mâle qui peut venir s'emboîter, par déplacement axial, dans 1 l'about femelle d'un tuyau adjacent. Pour permettre l'emboîtement, il faut laisser, entre la face externe convexe de l'about mâle et la face interne concave de l'about femelle, un certain jeu dans lequel on interpose un joint pour assurer l'étanchéité. Ce joint, qui peut être réalisé de diverses façons, comprend d'une façon générale, une bague annulaire en matière élastique, d'épaisseur supérieure au jeu à étancher, et qui est placée à l'avance, soit le long de la face interne concave de l'about femelle, soit le long de la face externe convexe de l'about mâle. Un tel joint est généralement réalisé en caoutchouc ou en un matériau élastique similaire et de nombreux perfectionnements ont été imaginés pour améliorer l'étanchéité et faciliter l'emboîtement. Etant donné leurs dimensions et leur poids très important, de telles canalisations sont manoeuvrées à l'aide d'engins de levage et, malgré toutes les précautions,- il arrive que les tuyaux soient soumis à des chocs plus ou moins violents au cours des différentes manutentions ou bien lors de l'emboîtement, l'extrémité de l'about mâle pouvant venir percuter le fond du logement de l'about femelle. De tels chocs peuvent provoquer des fêlures, des epaufrures ou meme des cassures pre'judiciables à l'étanchéité de l'emboîtement. Lorsque de tels défauts sont repérés, il faut donc tout d'abord les réparer mais on sait bien que toute reprise sur un élément préfabriqué en béton est difficile et aléatoire. Des tuyaux doivent donc etre parfois mis au rebut pour une simple cassure de l'about mâle.De simples fissures non décelées sont, d'ailleurs encore plus prejudiciables car elles peuvent être à l'origine de fuites ou même de cassures lorsque la conduite est en service et qu'elle est soumise à la pression du fluide transporté et, le cas échéant, à des tassements différentiels des terrains qui se traduisent par des sollicitations sur les joints. L'invention a pour objet un joint perfectionné qui permet, dans une grande mesure, d'éviter les risques de cassure accidentelles tout en assurant la fonction normale d'étanchéité. L'invention concerne donc, d'une façon générale, un dispositif de jonction étanche entre deux tuyaux cylindriques à réunir par déplacement axial et emboîtement de deux abouts en regard, respectivement mâle et femelle, entre lesquels est interposé un joint d'étanchéité en matière de'formable, about femelle comportant un logement interne limité par une face interne concave et un épaulement transversal et l'about mâle étant limité par une face externe convexe et une face transversale d'extrémité du tuyau, la face externe ayant un profil étagé en deux parties, respectivement avant et arrière séparées par un épaulement, la partie avant ayant un diamètre inférieur à celui de la face interne du logement de façon à ménager un jeu dans lequel vient se placer le joint d'étanchéité, ce dernier comprenant une bague annulaire d'épaisseur supérieure audit jeu, et enfilée sur ladite partie avant de l'about mâle, jusqu'à 1' épaulement. Conformément à l'invention, le joint d'étanchéité est constitué d'une pièce monobloc en forme de douille limitée par une paroi annulaire ayant une section droite en équerre et coiffant toute la partie avant de l'about mâle, ledit joint comprenant trois parties respectivement une base épaissie constituant la bague d'étanchéité, une paroi cylindrique se raccordant à ladite base et recouvrant complètement la partie avant de la face externe de l'about mâle depuis l'épaulement jusqu'à l'angle avec la face d'extrémité de celui-ci et une cloison transversale prolongeant en équerre la paroi cylindrique le long de la face d'extrémité de l'about maie en recouvrant celle-ci au moins sur une partie de son épaisseur. Selon une variante, la cloison transversale recouvre la face d'extrémité de l'about sur toute son épaisseur et el.le est elle-même prolongée en équerre par une paroi cylindrique de façon à coiffer entièrement l'extrémité de l'about mâle. Par ailleurs, la cloison transversale recouvrant la face d'extrémité de l'about est avantageusement munie d'évidements lui donnant une certaine possibilité de déformation élastique pour l'amortissement des chocs. Dans un mode de réalisation plus perfectionné, le joint comprend une membrane annulaire s'étendant à partir de la base épaissie le long de la paroi cylindrique et susceptible de se replier pour faciliter l'enfilement de l'about mâle dans l'about femelle. De façon avantageuse, la membrane annulaire limite sur la périphérie du joint, un espace annulaire creux qui est rempli d'un fluide facilitant le repliement de la membrane lors de 11 emboîtement. Dans ce cas, la membrane doit être assez résistante Cependant, dans un autre mode de réalisation, la membrane peut se déchirer lors de l'emboîtement en libérant le fluide qui se répand sur l'about mâle pour le lubrifier. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description qui suit de certains modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemple, et représentés sur les dessins annexés: - la figure 1 est une vue partielle, en coupe axiale, de la zone d'emboîtement de deux tuyaux constituant une canalisation; - la figure 2 est une vue en coupe axiale de la zone d'emboîtement de deux tuyaux, dans un mode de réalisation plus perfectionné du joint. La figure 1 est une vue de détail. représentant uniquement, en coupe axiale, la zone d'emboîtement de deux tuyaux 1 et 2 placés l'un à la suite de l'autre. Aux deux extrémités de chaque tuyau, sont ménagés deux abouts respectivement mâle et femelle de telle sorte que, comme indiqué sur la figure 1, la jonction de deux tuyaux consécutifs 1 et 2 est réalisée par emboîtement de l'about male 5 ménagé à l'extrémité du tuyau 2 dans l'about femelle 3 ménagé à l'extrémité du tuyau 1. A cet effet, l'about femelle 3 du tuyau 1 est élargi en forme de tulipe de façon à ménager un logement interne 13 limité par une face interne concave 11 et un épaulement transversal 12 et dans lequel peut pénétrer l'about mâle 4 du tuyau 2 qui est limité par une face externe convexe 6, 8 et une face transversale 7 constituant l'extrémité du tuyau 2. Les tuyaux 1 et 2 sont réalisés de façon classique en béton moulé, en fonte ou autre matériau et, pour permettre le démoulage, les deux faces 11 et 6 présentent une légère conicité. Le diamètre de la face externe 6 de la partie avant de l'about mâle 4 est un peu inférieur au diamètre de la face interne concave 11 de l'about femelle 3 dans la même section façon à laisser un certain jeu. De préférence, comme on l'a indiqué sur la figure, la face externe de l'about mâle 4 a un profil étagé comprenant deux parties de diamètres différents séparées par un épaulement 9, respectivement une partie avant 6 de rayon rl et une partie arrière 8 de rayon r2. Le rayon rl de la partie avant 6 située en amont de l'épaulement 9, dans le sens d'emboîtement, est nettement inférieur au rayon Rl de la partie correspondante de la face interne li de l'about femelle 3 de façon à permettre l'enfilement sur la partie avant 6 d'un joint d'étanchéité 20 en matière compressible calé sur l'épaulement 9 et d'épaisseur supérieure au jeu J entre la face externe de la partie 6 et la face interne 11. En outre, la face cylindrique interne 11 de l'about femelle se raccorde à la face d'extrémité 15 du tuyau 1 par un chanfrein 14 qui permet la mise en compression progressive du joint 20 lors de l'introduction de l'about mâle dans le logement 11.La partie avant 6 se raccorde, par l'épaulement 9, de hauteur hl, à la partie arrière 8 dont le rayon augmente progressivement jusqu'à un rayon r2 sensiblement égal au rayon maximal R1 de la face interne 11 de l'about femelle 3, les deux faces 11 et 62 présentant un angle de dépouille A de quelques degrés. Le joint d'étanchéité 20 est en matière élastique telle que du caoutchouc ou une matière synthétique et est enfilé sur l'extrémité de l'about mâle 4 jusqu a l'épaulement 9. Comme on le voit sur les figures, le joint 20 est constitué d'un profilé annulaire ayant une section droite en équerre, qui comporte une base épaissie 21, constituant une bague d d'épaisseur (e) supérieure au jeu J entre la face convexe 6 et la face concave 11. A partir de la base 21, le joint 20 se prolonge par une paroi cylindrique 23 qui est appliquée sur la face convexe 61 et qui est elle-même prolongée en équerre par une cloison transversale 25 appliquée sur la face d'extrémité 7 de l'about mâle 4. La paroi cylindrique 23 s'étend donc le long de la face convexe 6 entre l'angle 24 de celle-ci avec la face d'extrémité 7 et la base épaissie 21 à laquelle elle se raccorde progressivement par une partie élargie 22. Ainsi, l'extrémité de l'about mâle 4 est coiffée par le joint 20 qui recouvre et protège la totalité de la partie avant 6 jusqu'à 11 épaulement 9 ainsi que la face d'extrémité 7, au moins sur une partie de son épaisseur. En effet, dans l'exemple représenté sur la figure 1, la cloison transversale 25 s'étend radialement sur une longueur e3, inférieure à l'épaisseur e de la partie amont de la paroi du tuyau 2. De plus, la cloison 25 a une épaisseur e2 assez importante pour que l'on puisse y ménager des évidements 26 donnant à la cloison 25 une certaine possibilité de déformation élastique. La cloison 25 forme ainsi un coussin amortisseur qui, lors de l'emboîtement du tuyau 2, s'interpose entre la face d'extrémité 7 du tuyau 2 et le fond 12 du logement 13. On évite ainsi un emboîtement brutal et trop profond qui risquerait de détériorer les parties en contact. Le joint 20 peut être réalisé à partir d'un profilé obtenu par extrusion et qui est coupé, mis au diamètre adéquat et collé. Pour éviter un effet de festonnage de la cloison transversale 25, celle-ci peut être munie d'entailles en V permettant d'éviter sa mise en compression. Ces entailles n'ont pas d'inconvénients puisque la cloison 25 a un simple rôle d'amortisseur, l'étanchéité étant assurée par la base 21 du joint. Il est à noter que le joint 20 peut être placé sur l'about mâle 4 dès la fabrication du tuyau 2, de façon à le protéger contre tous les chocs qui peuvent survenir non seulement à l'emboîtement mais également lors du stockage et des transports. En particulier, l'arête extérieure 24 qui est la plus fragile est toujours recouverte d'une paroi de protection en matière élastique susceptible d'absorber les chocs. De la sorte, on peut éviter la plus grande partie des détériorations qui, auparavant, nécessitaient des réparations toujours difficiles et al éatoires et pouvaient entraîner des fuites à la mise en service. Grâce à sa forme particulière, comprenant la paroi cylindrique 23 et la cloison transversale 25 le joint 20 est bien maintenu sur l'about mâle 2, entre la face d'extrémité 7 et l'épaulement 9. D'ailleurs, on peut avantageusement le coller au moyen d'un adhésif. Mais on peut aussi, comme on l'a représenté sur la figure 1, prévoir sur la face interne de la paroi cylindrique 23, des parties d'ancrage en saillie 27, éventuellement à section en queue d'aronde qui sont scellées dans la paroi 6 lors de la fabrication du tuyau, le joint 20 étant alors placé à l'avance dans le moule, ou bien sont clipsées dans des logements ou rainures ménagées dans la paroi 6 grâce à des inserts. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit et qui pourrait faire l'objet de variantes ou de perfectionnements. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la cloison transversale 25 s'étend sur toute l'épaisseur e de la face d'extrémité 7 de l'about mâle 4 et est elle-meme prolongée en équerre par une partie annulaire 28 qui revient sur une certaine distance vers l'amont le long de la face interne 5 du tuyau 2 de façon à protéger également l'angle interne 29 du tuyau 2, le joint 20 ayant alors une section en U à ailes inégales Par ailleurs, pour faciliter son emboîtement, il est également avantageux d'associer au joint 20, selon une disposition connue, une membrane angulaire qui l'entoure et lui est fixée par au moins l'une de ses extrémités de façon à se dérouler entre l'about mâle 2 et l'about femelle 3 au fur et à mesure de l'enfoncement. Dans la disposition représentée sur la figure 2, la membrane annulaire 33 s'étend entre la base épaissie 21 du joint et la partie amont, dans le sens d'enfilementr de la paroi cylindrique 23 et limite un espace annulaire creux 34 rempli d'un fluide tel que de la graisse qui favorise la déformation etjou le déroulement de la membrane 33, celle-ci pouvant avoir toute forme adéquate. Cependant, lorsque les tuyaux sont posés de façon définitive, on peut, dans un mode de réalisation particulièrement simple, donner à la membrane 33 une résistance assez faible pour qu'elle se déchire au moment de l'emboîtement en libérant un lubrifiant contenu dans l'espace 34 qui facilite l'introduction de l'about mâle 2 et protège le joint 21. Enfin, l'invention a été décrite dans le cas de canalisation en béton mais présenterait les mêmes avantages par exemple dans le cas de tuyaux mixtes comprenant une paroi interne métallique entourée d'un revêtement en béton ou autre matériau. REVENDICATIONS 1. Dispositif de jonction étanche entre deux tuyaux cylindriques (1, 2) à réunir par déplacement axial et emboîtement de deux abouts en regard ayant des formes, respectivement mâle (4) et femelle (3) et entre lesquels est interposé un joint d'étanchéité annulaire (20) en matière déformable, l'about femelle (3) comportant un logement interne (13) limité par un épaulement transversal (12) et une face interne concave (11), l'about mâle (4) étant limité par une face transversale (7) d'extrémité du tuyau (2) et par une face externe convexe (6, 8) ayant un profil étagé en deux parties, respectivement une partie avant (6) et une partie arrière (8), séparées par un épaulement (9), la partie avant (6) ayant un diamètre inférieur à celui de la face concave (11) du logement (13) de façon à ménager un jeu (J) dans lequel vient se placer le joint (20), ce dernier comportant une bague d'étanchéité (21) d'épaisseur (e) supérieure audit jeu (J) et enfilée sur la partie avant (6) jusqu'à l'épaulement (9), caractérisé par le fait que le joint d'étanchéité (20) est constitué d'une pièce monobloc en forme de douille limitée par une paroi annulaire ayant une section droite en équerre et coiffant toute la partie avant (6) de l'about mâle (3), ledit joint (20) comprenant trois parties, respectivement une base épaissie (21) constituant la bague d'étanchéité interposée dans le jeu (J), une paroi cylindrique (23) recouvrant complètement la partie avant (6) de la face externe de l'about mâle (3) depuis l'épaulement (9) jusqu'à l'angle avec la face d'extrémité (7) et une cloison transversale (25) prolongeant en équerre la paroi cylindrique (23) le long de la face d'extrémité (7) de l'about (3) en recouvrant celle-ci au moins sur une partie de son épaisseur. 2. Dispositif de jonction selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison transversale (25) recouvre la face d'extrémité (7) sur toute son épaisseur et est elle-même prolongée en équerre par une paroi cylindrique (28) de façon à coiffer entièrement l'extrémité de l'about mâle (4). 3. Dispositif de jonction selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que Za cloison transversale (25) recouvrant la face d'extrémité (7) est munie d'évidements (26) lui donnant une certaine possibilité de déformation élastique pour l'amortissement des chocs. 4. Dispositif de jonction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (20) est fixé à l'avance sur l'about mâle (4) du tuyau (2) de la fabrication de ce dernier de façon à protéger ledit about mâle (4) lors des manutentions. 5. Dispositif de jonction selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint (20) est collé par un adhésif sur l'about mâle (4). 6. Dispositif de jonction selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi cylindrique (23) du joint (20) est munie sur sa face tournée vers l'about mâle (4) de parties d'ancrage (27) qui s'étendent radialement en saillie pour s'engager dans l'épaisseur de l'about mâle (4). 7. Dispositif de jonction selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tuyau (2) étant fabriqué par moulage, le joint (20) est fixé à l'avance sur le moule de façon que les parties en saillie (27) se trouvent scellées dans l'about mâle (4) au démoulage du tuyau (2) 8. Dispositif de jonction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (20) comporte une membrane annulaire (33) disposée sur sa périphérie entre la base épaissie (21) et la paroi cylindrique (23) pour s'interposer entre cette dernière et la face concave (11) du logement (13) lors de l'emboîtement de l'about mâle (4). 9. Dispositif de jonction selon la revendication 8, caractérisé en ce que la membranne annulaire (33) est reliée à ses deux extrémités, respectivement à la base épaissie (21) et à la paroi cylindrique (23) et limite avec cette dernière un espace annulaire creux (34) rempli d'un fluide. 10. Dispositif de jonction selon la revendication 9, caractérisé en ce que la membrane annulaire (33) a une résistance assez faible pour se déchirer lors de l'emboîtement de l'about mâle (4) en libérant le fluide contenu dans l'espace (34) qui se répand sur l'about mâle (4) pour faciliter son emboîtement.