Brevet FR2701535A1 — publié le 19940819

L'invention concerne le raccordement de canalisations, et plus particulièrement, mais pas exclusivement, de canalisations métalliques servant au transport pneumatique de produits pulvérulents. Le transport pneumatique de produits pulvérulents, notamment de granulés ou de poudres, est une technique utilisée dans de nombreux domaines (chimie, pharmacie, métallurgie, agro-alimentaire). Les exigences concernant le raccordement des canalisations utilisées sont à la fois multiples et sévères. On trouve ainsi des contraintes d'étanchéité, pour éviter les fuites de produits ou d'émanations toxiques vers 1' atmosphère. On trouve également des contraintes relatives à l'état de surface des ensembles tubulaires constitués à partir de canalisations raccordées entre elles. Pour les canalisations, on peut faire appel à diverses techniques existantes de traitement interne de rugosité telles que sablage ou grenaillage, mais les problèmes d'état de surface subsistent encore au niveau des raccordements entre canalisations.Les défauts de concentricité entre extrémités de canalisations adjacentes ont des conséquences variables selon les types de produits pulvérulents concernés : la barrière en arc de cercle définie par les bords non alignés favorise la formation d'une accumulation de produits sous la forme d'un talus d'autant plus épais que le défaut est important, lequel talus nuit à la continuité de l'écoulement, et surtout induit une interférence en cas de changement de produits transportés (risques de contamination dans le cas de produits toxiques et/ou d'altération des couleurs dans le cas de matières plastiques).Les inconvénients d'une telle discontinuité du profil intérieur au niveau du raccordement sont en outre souvent amplifiés par l'agencement du joint d'étanchéité prévu entre les brides de raccordement serrées l'une contre l'autre, car l'écrasement du joint n'est en général pas constant, de sorte que la périphérie intérieure du joint est soit en retrait, soit en saillie par rapport au profil intérieur de la ligne de canalisations, ce qui génère encore des zones de rétention de produits. Les techniques utilisées depuis l'apparition des techniques de transport pneumatique ne donnent pas entièrement satisfaction au regard des critères précités. Il y a une vingtaine d'années, on utilisait un bridage des extrémités de canalisations agencées directement bout à bout, avec un manchon extérieur télescopique pour envelopper de façon étanche la couronne de contact, et deux brides serrées par des tirants serrant l'ensemble. Outre la difficulté d'aligner correctement les extrémités de canalisations, cette technique était très contraignante pour les opérations de montage, et de plus, une fois la jonction mécanique réalisée, le manchon télescopique masquait la circonférence extérieure de contact entre les extrémités de canalisations, ce qui nécessitait d'utiliser des appareillages à rayons X pour les contrôles de maintenance. On a alors proposé de souder les brides de serrage, par un cordon circulaire continu, directement sur les extrémités de canalisations, et d'interposer entre les faces mutuellement en regard un joint d'étanchéité, améliorant ainsi le centrage des canalisations raccordées. Cependant, on a pu constater que la présence nécessaire du joint n'empêche pas la création d'une zone de rétention de produits : en effet, avec un joint dur, on trouve en général une couronne de retenue résultant du centrage imparfait du joint, et avec un joint mou (en caoutchouc ou élastomère), le fluage de la matière écrasée génère également une discontinuité dans le profil interne, et par suite une retenue des produits. Il convient enfin de citer une autre contrainte généralement rencontrée dans le cas de canalisations métalliques utilisées pour le transport pneumatique de produits pulvérulents, à savoir la continuité électrique de l'ensemble tubulaire dans les zones de raccordement. En effet, dans le cas du transport de produits inflammables, il convient pour des raisons de sécurité de faire face à l'accumulation inévitable de charges électrostatiques : les spécialistes du domaine de la pétrochimie ont souvent pu observer des petits arcs électriques qui correspondent au déchargement de ces charges.Pour éviter alors les risques d'explosion de poussières rencontrés avec les produits chimiques, plastiques ou alimentaires contenant du carbone et de l'hydrogène en présence de l'air de transport, on utilise traditionnellement un fil ou une tresse métallique montée extérieurement, avec une extrémité boulonnée sur chaque extrémité de canalisation. Outre les contraintes que représente la présence de telles tresses extérieures, il subsiste aussi le risque d'un mauvais serrage après leur démontage, et par suite une qualité antistatique diminuée. L'invention a précisément pour but de résoudre les problèmes précités, en concevant un dispositif de raccordement plus performant au regard des différentes contraintes qui viennent d'être exposées. L'invention a ainsi pour objet de réaliser un dispositif de raccordement de canalisations qui permette de garantir à la fois la continuité et la rectitude du profil interne des canalisations raccordées, et l'étanchéité du raccordement, sans risque de rétention de produits. L'invention a également pour objet de réaliser un dispositif de raccordement dont la structure permette d'assurer en même temps, et de manière simple et fiable, la continuité électrique entre les canalisations raccordées. Il s'agit plus particulièrement d'un dispositif de raccordement de canalisations , notamment de canalisations servant au transport pneumatique de produits pulvérulents, caractérisé en ce qu'il comporte - un ensemble de centrage et d'étanchéité constitué par deux collets appairés de même diamètre intérieur que les deux canalisations à raccorder, dont un premier collet rigidement solidaire d'une extrémité d'une canalisation en étant coaxial à cette canalisation, et un second collet rigidement solidaire d'une extrémité de l'autre canalisation en étant coaxial à cette autre canalisation, ces deux collets présentant sur leurs faces en regard un moyen de centrage par emboîtement et un moyen d'étanchéité qui coopèrent mutuellement lorsque lesdits collets sont serrés l'un contre l'autre;; - un ensemble de bridage constitué par deux brides de serrage enfilées sur les extrémités de canalisation, ces deux brides serrant l'un contre l'autre les deux collets par des moyens de boulonnage agencés radialement à l'extérieur desdits collets, ce qui permet d'obtenir un raccordement étanche et concentrique de ces deux canalisations avec continuité de la surface intérieure au niveau dudit raccordement. De préférence, le moyen d'étanchéité est agencé radialement à l'intérieur du moyen de centrage par emboîtement. Conformément à un mode d'exécution avantageux, les deux collets sont des disques circulaires de même diamètre extérieur, et le moyen de centrage par emboîtement est constitué par une collerette périphérique sur le premier collet et un épaulement périphérique homologue sur le second collet, le moyen d'étanchéité étant quant à lui constitué par une gorge circulaire ménagée sur l'un des deux collets et recevant un joint torique coopérant avec la face en regard de l'autre collet. En particulier, la gorge circulaire est prévue sur le second collet, sensiblement à mi-chemin entre l'épaulement périphérique et le bord intérieur dudit second collet. Lorsqu'il s'agit d'un dispositif prévu pour le raccordement de canalisations métalliques, il est particulièrement avantageux de prévoir que les deux collets soient réalisés avec le même matériau que les canalisations, de façon à assurer simultanément la continuité électrique entre les deux canalisations raccordées. Selon un premier type de réalisation, chaque collet présente une surface périphérique intérieure en gradin, de façon que l'extrémité de canalisation associée soit emboîtée dans le collet correspondant coaxialement à celui-ci, la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée étant assurée par un cordon de soudure extérieur. En variante, chaque collet présente un prolongement tubulaire s'étendant axialement dans la direction réciproque opposée, et la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée est assurée par une soudure bout à bout entre les bords en regard de chaque canalisation et du prolongement tubulaire correspondant. Avantageusement alors, les prolongements tubulaires s'étendent axialement au-delà des brides de serrage, de façon que les cordons de soudure restent apparents lorsque les collets sont serrés l'un contre l'autre par ces brides. De préférence enfin, les brides de serrage sont des brides annulaires tournantes, qui présentent un bord périphérique intérieur arrondi du côté tourné vers le collet correspondant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures où - la figure 1 est une coupe axiale illustrant un raccordement de canalisations réalisé conformément à l'invention, avec des collets conçus pour un emboîtement des extrémités de canalisations - la figure 2 illustre une variante dans laquelle les collets présentent chacun un prolongement tubulaire soudé en bout à l'extrémité de canalisation correspondante. Sur la figure 1, on distingue deux extrémités de canalisations 10, du type de celles couramment utilisées pour le transport pneumatique de produits pulvérulents. Il s'agira par exemple de canalisations cylindriques en acier inoxydable ou non, dont l'épaisseur est de l'ordre de 2 à 7 mm, et dont le diamètre va de 60 à 400 mm selon le type de produit concerné. Il va de soi que l'invention n'est aucunement limitée aux dimensionnements précités. Conformément à l'invention, le dispositif de raccordement de canalisation 100 comporte un ensemble de centrage et d'étanchéité 101 constitué par deux collets appairés 110, 111, et un ensemble de bridage 102 constitué par deux brides de serrage 103, 104 enfilées sur les extrémités de canalisation. Les deux collets appairés 110, 111 sont de même diamètre intérieur que les deux canalisations 10 à raccorder, c'est-à-dire qu'une fois le raccordement effectué, la surface intérieure 12 des canalisations 10 est exactement au même niveau que la surface périphérique intérieure 130, 131 des deux collets appairés 110, 111, ceci pour garantir la continuité du profil interne des canalisations raccordées.On trouve ainsi un premier collet 110 qui est rigidement solidaire d'une extrémité de canalisation, en étant coaxial à cette canalisation, et un second collet 111 rigidement solidaire d'une extrémité de l'autre canalisation, en étant coaxial à cette autre canalisation. Ces deux collets présentent sur leurs faces en regard 112, 113 d'une part un moyen de centrage par emboîtement, et d'autre part un moyen d'étanchéité, ces deux moyens coopérant mutuellement lorsque lesdits collets sont serrés l'un contre 11 autre par l'ensemble de bridage 102. Sur la variante de la figure 1, chaque collet 110, 111 présente une surface périphérique intérieure en gradin, avec un épaulement d'appui 118, 119, de façon que l'extrémité de canalisation associée soit emboîtée dans le collet correspondant coaxialement à celui-ci, la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée étant assurée par un cordon de soudure extérieur 120, 121 qui assure à la fois la liaison mécanique entre le collet et l'extrémité de canalisation correspondante, et l'étanchéité entre ces éléments structurels respectifs. On est ainsi assuré d'un parfait centrage axial entre chaque canalisation 10 et le collet correspondant 110, 111.En l'espèce, le moyen de centrage par emboîtement est constitué par une collerette périphérique 114 prévue sur le premier collet 110, et un épaulement périphérique homologue 115 prévu sur le second collet 111. Cet emboîtement mutuel permet ainsi de garantir un centrage précis entre les deux collets appairés 110, 111, de sorte que finalement le montage d'ensemble garantit une parfaite coaxialité selon l'axe X des extrémités de canalisation 10 raccordées entre elles avec une liaison sans jeu. Le moyen d'étanchéité est ici constitué par une gorge circulaire 116, en l'espèce prévue sur le second collet 111 sensiblement à mi-chemin entre l'épaulement périphérique 115 et le bord intérieur 131 dudit second collet. Cette gorge circulaire 116 reçoit un joint torique 117 qui coopère avec la face en regard 112 de l'autre collet 110. Le dimensionnement axial de la collerette périphérique 114 et celui de l'épaulement périphérique homologue 115 seront choisis de telle façon que l'on ait un contact mutuel des faces en regard 112, 113 des deux collets appairés 110, 111, avec un écrasement satisfaisant du joint torique d'étanchéité 117 qui soit tel que ledit joint occupe la presque totalité de l'espace défini par la gorge circulaire 116.En prévoyant la gorge circulaire 116 sur le second collet 111, on préserve la planéité parfaite de la face 112 de l'autre collet 110 en vue d'un contact mutuel précis et sans jeu. L'ensemble de bridage 102 est quant à lui constitué par deux brides de serrage 103, 104, qui sont ici des brides annulaires tournantes présentant un bord périphérique intérieur arrondi 105, 106 du côté tourné vers le collet correspondant 110, 111, de façon à éviter tout contact intempestif entre les brides de serrage et les cordons de soudure 120, 121. Les deux brides 103, 104 sont amenées en contact direct, par leur face respective 107, 108, avec les deux collets appairés 110, 111, et des moyens de boulonnage de type traditionnel 109 assurent le serrage de l'ensemble. Il est intéressant de noter que les moyens de boulonnage 109 sont agencés radialement à l'extérieur des collets 110, 111, lesquels collets sont ici des disques circulaires de même diamètre extérieur. Par suite, l'opérateur chargé d'effectuer l'opération de raccordement peut observer visuellement la ligne circulaire 150 correspondant à la jonction des deux collets appairés 110, 111. Il convient également de noter que la position du joint d'étanchéité 117, éloignée des bords périphériques intérieurs 130, 131 des collets appairés 110, 111, élimine toute interférence possible lors de l'écrasement du joint avec la continuité du profil interne des canalisations raccordées.Dans la pratique, étant donné que la précision d'usinage des brides de serrage n'est pas critique, on pourra réaliser ces brides à partir d'un matériau ordinaire, tel que de l'aluminium ou de l'acier revêtu d'une résine époxy, ou encore en matière plastique telle que du polychlorure de vinyle. Dans le cas du raccordement d'une canalisation métallique, il est particulièrement avantageux de faire en sorte que les deux collets 110, 111, soient réalisés avec le même matériau que ces canalisations, ce qui permet d'assurer simultanément la continuité électrique entre les deux canalisations raccordées. Dans la variante illustrée en figure 1, l'emboîtement de chaque extrémité de canalisation dans le collet associé procure une surface de contact importante qui garantit un transfert satisfaisant des charges électrostatiques.On parvient ainsi à éviter les tresses métalliques de raccordement habituellement prévues dans le cadre des techniques antérieures, ce qui constitue un avantage supplémentaire important au regard de la sécurité du raccordement, et aussi de la fiabilité dans la mesure où l'on parvient à écarter tout risque d'altération de la fonction antistatique altérée dans le cadre d'opérations de maintenance. Sur la figure 1, le bord frontal 11 de chacune des deux canalisations à raccorder 10 est au contact de l'épaulement correspondant 118, 119, du collet associé. Il est cependant possible de prévoir des agencements différents, et la figure 2 vise précisément à illustrer une autre variante du dispositif conforme à l'invention. Le dispositif de raccordement illustré en figure 2 comporte de nombreux moyens structurels identiques à ceux du dispositif 100 qui vient d'être décrit, et l'on a alors affecté, pour les moyens homologues, les mêmes références augmentées de 100, ces moyens n'étant pas décrits à nouveau. Le dispositif de raccordement 200 illustré en figure 2 se différencie essentiellement du dispositif précédent par le fait que chaque collet 210, 211, présente un prolongement tubulaire 222, 223 s'étendant axialement dans la direction réciproque opposée, et la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée est alors assurée par une soudure bout à bout entre les bords en regard 11 de chaque canalisation et les bords 224, 225 du prolongement tubulaire correspondant.Sur la figure 2, on distingue deux prolongements tubulaires 222, 223 qui s'étendent en l'espèce au-delà des brides de serrage 203, 204, de telle façon que les cordons de soudure 220, 221, correspondant à la soudure bout à bout précitée, reste apparents lorsque les collets 210, 211 sont serrés l'un contre l'autre par ces brides de serrage, ce qui facilite les opérations de maintenance dans la mesure où le contrôle peut s'effectuer sans démonter les brides de serrage. Un tel mode de réalisation est cependant légèrement moins performant que le mode de réalisation illustré en figure 1, dans la mesure où la soudure bout à bout rend plus délicat le centrage mutuel entre chaque extrémité de canalisation et le prolongement tubulaire correspondant.De plus, avec une telle soudure bout à bout, les surfaces de contact entre l'ensemble de centrage et d'étanchéité 201 et les extrémités de canalisation 10 sont alors réduites à une couronne dont la largeur correspond à l'épaisseur des canalisations et des prolongements tubulaires, de sorte que le transfert des charges électrostatiques n'est pas aussi optimal que dans le cas de la variante précédente. On est ainsi parvenu à réaliser un dispositif de raccordement de canalisations permettant de garantir à la fois la continuité et la rectitude du profil interne des canalisations raccordées, et l'étanchéité du raccordement, sans risque de rétention des produits. En outre, la structure du dispositif de raccordement permet d'assurer en même temps, et de manière simple et fiable, la continuité électrique entre les canalisations raccordées. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement de canalisations notamment de canalisations servant au transport pneumatique de produits pulvérulents, caractérisé en ce qu'il comporte - un ensemble de centrage et d'étanchéité (lu1 ~ 201) constitué par deux collets appairés (110, 111 ; 210, 211) de même diamètre intérieur que les deux canalisations à raccorder (10), dont un premier collet (110 ; 210) rigidement solidaire d'une extrémité d'une canalisation (10) en étant coaxial à cette canalisation, et un second collet (111 ; 211) rigidement solidaire d'une extrémité de l'autre canalisation (10) en étant coaxial à cette autre canalisation, ces deux collets présentant sur leurs faces en regard un moyen de centrage par emboîtement (114, 115 ; 214, 215) et un moyen d'étanchéité (116, 117 ; 216, 217) qui coopèrent mutuellement lorsque lesdits collets sont serrés l'un contre l'autre - un ensemble de bridage (102 ; 202) constitué par deux brides de serrage (103, 104 ; 203, 204) enfilées sur les extrémités de canalisation (10), ces deux brides serrant l'un contre l'autre les deux collets (110, 111 ; 210, 211) par des moyens de boulonnage (109 ; 209) agencés radialement à l'extérieur desdits collets, ce qui permet d'obtenir un raccordement étanche et concentrique de ces deux canalisations avec continuité de la surface intérieure au niveau dudit raccordement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité (116, 117 ; 216, 217) est agencé radialement à l'intérieur du moyen de centrage par emboîtement (114, 115 ; 214, 215). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux collets (110, 111 ; 210, 211) sont des disques circulaires de même diamètre extérieur, et que le moyen de centrage par emboîtement est constitué par une collerette périphérique (114 ; 214) sur le premier collet (110 ; 210) et un épaulement périphérique homologue (115 ; 215) sur le second collet (111 ; 211), et le moyen d'étanchéité est constitué par une gorge circulaire (116 ; 216) ménagée sur l'un des deux collets et recevant un joint torique (117 ; 217) coopérant avec la face en regard de l'autre collet. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la gorge circulaire (116 ; 216) est prévue sur le second collet (111 ; 211), sensiblement à mi-chemin entre l'épaulement périphérique (115 ; 215) et le bord intérieur (131 ; 231) dudit second collet. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, pour le raccordement de canalisations métalliques, caractérisé en ce que les deux collets (110, 111 ; 210,211) sont réalisés avec le même matériau que les canalisations, de façon à assurer simultanément la continuité électrique entre les deux canalisations raccordées. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque collet (110, 111) présente une surface périphérique intérieure en gradin, de façon que l'extrémité de canalisation associée (10) soit emboîtée dans le collet correspondant coaxialement à celui-ci, la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée étant assurée par un cordon de soudure extérieur (120, 121). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque collet (210, 211) présente un prolongement tubulaire (222, 223) s'étendant axialement dans la direction réciproque opposée, et la solidarisation rigide entre chaque collet et la canalisation associée est assurée par une soudure bout à bout (220, 221) entre les bords en regard de chaque canalisation et du prolongement tubulaire correspondant. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les prolongements tubulaires (222, 223) s'étendent axialement au-delà des brides de serrage (203, 204), de façon que les cordons de soudure (220, 221) restent apparents lorsque les collets (210, 211) sont serrés l'un contre l'autre par ces brides. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les brides de serrage (103, 104 ; 203, 204) sont des brides annulaires tournantes, qui présentent un bord périphérique intérieur arrondi (105, 106 ; 205, 206) du côté tourné vers le collet correspondant (110,111 ; 210, 211).