Brevet FR2680222A1 — publié le 19930212

La présente invention est relative à l'étanchéité des tuyauteries sous pression, et plus particulièrement à un joint d'étanchéité pour tuyauterie sous pression du type comprenant une âme de forme générale plane qui présente au moins un logement dans lequel est reçu une garniture d'étanchéité et qui est destinée à être interposée entre deux surfaces planes à raccorder. L'invention concerne notamment l'étanchéité des tuyauteries qui véhiculent des fluides sous pression pouvant présenter un danger en cas de fuite, par exemple des tuyauteries d'eau primaire des centrales nucléaires. L'invention a pour but de fournir un joint d'étanchéité capable d'assurer une sécurité accrue tant au montage que lorsque la tuyauterie est en service. A cet effet, l'invention a pour objet un joint d'étanchéité du type précité, caractérisé en ce que l'âme porte sur chaque face une saillie annulaire destinée à venir en regard d'une surface annulaire à peu près conjuguée, notamment cylindrique, qui borde extérieurement lesdites surfaces planes. Suivant d'autres caractéristiques - les saillies annulaires sont prévues le long de la périphérie extérieure de l'âme, conférant à celle-ci une section en T; - ledit logement est délimité radialement vers l'extérieur par une partie métallique de l'âme et radialement vers l'intérieur par une partie d'épaisseur légèrement plus faible de l'âme; - ladite partie métallique est venue de matière avec lesdites saillies; - le logement traverse l'âme de part en part. de sorte que l'âme est constituee de deux pièces séparées; - la pièce radialement intérieure est constituée au moins en surface d'un matériau différent de la pièce radialement extérieure, adapté pour résister à l'attaque du fluide véhiculé par la tuyauterie; - la garniture est en graphite expansé, sa forme au repos étant choisie de manière à emplir à peu près exactement le logement lorsque le joint est en place L'invention a également pour objet un assemblage entre éléments de tuyauterie, comprenant deux éléments de tuyauterie qui se terminent chacun par une surfacè plane bordée extérieurement par une surface annulaire non plane, notamment cylindrique, et un joint d'étanchéité tel que défini ci-dessus, l'âme du joint étant directement au contact des deux surfaces planes et lesdites saillies entourant lesdites surfaces annulaires avec un léger jeu. Suivant un mode de réalisation, l'âme est au contact desdites surfaces planes entre la garniture et lesdites saillies. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard du dessin annexè, sur lequel - la Figure 1 est une vue en élévation, la moitié gauche étant en coupe méridienne, d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention, avant son montage; - la Figure 2 représente à plus grande échelle la demi-section méridienne de ce joint; et - la Figure 3 représente à plus petite échelle, en coupe longitudinale, un assemblage entre éléments de tuyauterie incorporant un tel joint. On a représenté aux Figures 1 et 2, au repos. un joint d'étanchéité 1 constitué d'une âme 2 en deux pièces séparées 3, 4 et d'une garniture d'éétanchéité 5. Ce joint est destiné à assurer l'étanchérit entre deux élements 6, 7 (Figure 3) d'une tuyauterie 8 véhiculant un fluide sous pression éventuellement dangereux par sa température et/ou ses propriétés physiques et/ou chimiques, par exemple de I eau primaire d'un réacteur nucléaire à eau pressurisée La pièce radialement intérieure 3 de l'âme du joint est constituée d'un anneau délimité par deux faces d'extrémité planes 9, 10 et par deux faces cylindriques 11, 12. La face cylindrique extérieure 11 présente à mi-épaisseur une gorge 13 circulaire à section en V très ouvert. Le matériau constituant l'anneau 3 est choisi, au moins en surface, pour sa capacité à résister à l'attaque physique et/ou chimique du fluide véhiculé par la tuyauterie 8. Il peut s'agir notamment de polytétrafluoroéthylène (PTFE). La pièce radialement extérieure 4 de l'âme du joint est une pièce métallique présentant une demisection méridienne en T La hampe 14 du T est délimitée par deux surfaces d'extrémité planes 15, 16 dont I espacement est légèrement supérieur à celui des surfaces 9 et 10 décrites plus haut. La face cylindrique intérieure 17 de la hampe 14 présente à mi-épaisseur une gorge circulaire 18 en V très ouvert, analogue à la gorge 13. Chaque branche 19, 20 du T forme le long de la périphérie extérieure de la hampe 14 une saillie annulaire délimitée par deux surfaces cylindriqes, les deux branches délimitant ensemble une surface péripherique exterieure cylindrique 21 du joint La garniture 5 est un anneau en graphite expansé moulé, réalisé à partir d'un ruban de graphite expansé enroulé en spirale, qui est délimité par des surfaces périphériques intérieure et extérieure à section en V complémentaire de celles des gorges 13 et 18 en regard. Ces surfaces périphériques sont reliées par des surfaces d'extrémité planes 22, 23. L'écartement de ces deux surfaces d'extrémité est nettement supérieur à celui des surfaces 15 et 16, et ce dans ne mesure telle que. en section méridienne, l'aire de la garniture qui dépasse des surfaces 9, 10, 15, 16 soit sensiblement égale à la somme de celles des vides de forme triangulaire subsistant entre les surfaces 11 et 17 dune part, et la garniture d'autre part. Comme on le voit sur la Figure 3, chaque élément de tuyauterie 6, 7 se termine par une surface d'extrémité plane 24, 25 bordée extérieurement d'une surface cylindrique 26, 27 dont la hauteur est supérieure à celle des saillies 19 et 20. Le diamètre des surfaces 26, 27 est légèrement inférieur au diametre intérieur de ces saillies. Pour assurer l'étanchéité entre les éléments 6 et 7, on dispose le joint 1 sur l'une des surfaces 24, 25 et l'on approche l'autre de ces surfaces. Le joint se centre de lui-même sur les deux éléments de tuyauterie par la coopération des saillies 19. 20 et des surfaces 26, 27, et la garniture 5 est écrasée dans une mesure prédéterminée par le contact métal/métal entre les surfaces 24, 25 d'une part, 15, 16 d'autre part. Le serrage est réalisé au moyen de deux brides d'extrémité 28 des éléments 6 et 7 et de boulons de serrage 29. Le graphite de la garniture emplit alors exactement l'espace délimité entre les surfaces 11, 17, 24 et 25, et ne flue par vers l'axe de l assemblage ni en direction opposée En service, l'étanchéité est assurée par la coopération de la garniture 5 et des surfaces 24 et 25. Les contacts métal/métal précités limitent avec précision ltécrasement de cette garniture, et la partie intérieure 3 du joint sert a empêcher le fluage de la garniture mais ne participe pas à l'étanchéité. Si la garniture 5 se détériore accidentellement le jet de fluide sous pression s'échappant du joint heurte les saillies 19, 20, qui le diffusent et protègent ainsi l'environnement humain et matériel. En variante, l'âme 2 peut être d'une seule pièce, avec une gorge annulaire ménagée dans chaque face et une garniture d'étanchéité, par exemple réalisée à partir de feuilles de graphite expansé superposuées reçue dans chacune de ces gorges. Bien entendu, le joint peut également comporter plusieurs garnitures d'étanchéité concentriques REVENDICATIONS 1 - Joint d étanchéité pour tuyauterie sous pression, du type comprenant une âme (2) de forme générale plane qui présente au moins un logement dans lequel est reçu une garniture d'étanchéité (5) et qui est destinée à être interposée entre deux surfaces planes (24, 25) à raccorder, caractérisé en ce que l'âme (2) porte sur chaque face une saillie annulaire (19, 20) destinée à venir en regard d'une surface annulaire à peu près conjuguée (26, 27), notamment cylindrique, qui borde extérieurement lesdites surfaces planes (24, 25) 2 - Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les saillies annulaires (19, 20) sont prévues le long de la périphérie extérieure de l'âme (2), conférant à celle-ci une section en T. 3 - Joint suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit logement est délimité radialement vers l'extérieur par une partie métallique (4) de l'âme (2) et radialement vers l'intérieur par une partie (3) d'épaisseur légèrement plus faible de 1 - âme. 4 - Joint suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite partie métallique (4) est venue de matière avec lesdites saillies (19, 20). 5 - Joint suivant l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que le logement traverse l'âme (2) de part en part, de sorte que l'âme (2) est constituée de deux pièces séparées (3, 4) 6 - Joint suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce (3) radialement intérieure est constituée au moins en surface d'un mate- riau différent de la pièce radialement extérieure, adapté pour résister à l'attaque du fluide véhiculé par la tuyauterie (8). 7 - Joint d'etanchéité suivant l'une quelconque des revendications l à 6, caractérisé en ce que la garniture (5) est en graphite expansé, sa forme au repos étant choisie de manière à emplir à peu pres exactement le logement lorsque le joint (1) est en place 8 - Assemblage entre éléments de tuyau seriez comprenant deux éléments de tuyauterie (6, 7) qui se terminent chacun par une surface plane (24, 25) bordée extérieurement par une surface annulaire non p]ane (26, 27), notamment cylindrique, et un joint d'étanchéité (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'âme (2) du joint étant directement au contact des deux surfaces planes (24, 25) et lesdites saillies (19, 20) entourant lesdites surfaces annulaires (26, 27) avec un léger jeu. 9 - Assemblage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'âme (2) est au contact desdites surfaces planes (24, 25) entre la garniture (5) et lesdites saillies (19, 20)